ISO 20041-1:2022
(Main)Tritium and carbon-14 activity in gaseous effluents and gas discharges of nuclear installations — Part 1: Sampling of tritium and carbon-14
Tritium and carbon-14 activity in gaseous effluents and gas discharges of nuclear installations — Part 1: Sampling of tritium and carbon-14
This document presents the methods and provisions for sampling tritium and carbon‑14 in the gaseous effluents generated by nuclear facilities during operation and decommissioning. Specifically included are sample withdrawal location, extraction, transport flow measurement, and collection for later analysis. This document doesn’t address to real time measurements of tritium activity and carbon-14 activity in the effluent air of stacks and ducts. Information about real time measurements can be found in ISO 2889:2021, Annex H. Sample processing, analysis and calculations of tritium and carbon‑14 emissions will be addressed in future parts of ISO 20041.
Activité du tritium et du carbone 14 dans les effluents gazeux et les rejets gazeux des installations nucléaires — Partie 1: Prélèvement du tritium et du carbone 14
Le présent document présente les dispositions et les méthodes utilisées pour procéder au prélèvement du tritium et du carbone 14 dans les effluents gazeux générés par les installations nucléaires au cours de leur exploitation normale et de leur démantèlement. Il inclut en particulier l’emplacement du prélèvement, l’extraction de l’échantillon, le mesurage du débit de transport et la collecte pour analyse ultérieure. Le présent document ne couvre pas les mesurages en temps réel de l’activité du tritium et du carbone 14 dans l’effluent gazeux rejeté via des émissaires de rejet et des conduits. Des informations concernant les mesurages en temps réel sont disponibles dans l’ISO 2889:2021, Annexe H. Le traitement des échantillons, l’analyse et les calculs de détermination des rejets de tritium et de carbone 14 seront couverts par les futures parties de l’ISO 20041.
General Information
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 20041-1
First edition
2022-07
Tritium and carbon-14 activity in
gaseous effluents and gas discharges
of nuclear installations —
Part 1:
Sampling of tritium and carbon-14
Activité du tritium et du carbone 14 dans les effluents gazeux et les
rejets gazeux des installations nucléaires —
Partie 1: Prélèvement du tritium et du carbone 14
Reference number
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Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols . 6
5 Sampling location . . 7
5.1 General . 7
5.2 General selection of sampling locations . 8
5.3 Criteria for the homogeneity of the sampling locations . 8
5.4 Design of gaseous effluent discharge systems for sampler positioning . 9
6 Sampling systems . . 9
6.1 General . 9
6.2 Evaluation of an existing sampling system . 9
6.3 Volumetric flow rate measurement . 10
6.3.1 General . 10
6.3.2 Effluent flow rate measurement . 10
6.3.3 Sampling volume and flow rate measurement . 10
6.3.4 Leak tightness checks . 11
6.4 Gas and vapour transport and sampling .12
6.4.1 General .12
6.4.2 General provisions .12
6.4.3 Special case of tritium . 14
6.4.4 Special case of carbon-14 . 15
6.5 Sampling techniques .15
6.5.1 General .15
6.5.2 Sampling by bubbling technique (tritium and carbon-14) .15
6.5.3 Sampling using molecular sieves (tritium and carbon-14) .20
6.5.4 Sampling by condensation (only tritium) . 24
7 Sampling sheet and follow-up sheet .24
7.1 General . 24
7.2 Sampling sheet . 24
7.3 Follow-up sheet . 25
Annex A (informative) Example of a sampling sheet (bubbling technique/molecular sieve
method) .26
Annex B (informative) Techniques for measurement of flow rate through ducts and stacks .28
Annex C (informative) Range of use of tritium and carbon-14 sampling devices in gaseous
effluents .32
Annex D (informative) Feedback on penetration values of gases in sampling systems .33
Bibliography .36
iii
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www.iso.org/
iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 85, Nuclear energy, nuclear technologies,
and radiological protection, Subcommittee SC 2, Radiological protection.
A list of all parts in the ISO 20041 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.
iv
Introduction
Discharges from nuclear installations are subject to regulatory requirements established by various
regulatory bodies. Rigorous control of the discharges is implemented by the facility operations within
the framework of water and air discharge permits. This control is carried out from commissioning of
the installation and throughout its entire lifetime. In particular, this involves making measurements
of the physical, chemical and radioactivity characteristics in the gaseous and liquid effluents. The
decommissioning of these nuclear installations also generates liquid and gaseous effluents that should
be characterized and quantified before their discharge.
Tritium and carbon-14 are usually present in the gaseous effluents of nuclear power plants and other
types of nuclear installations. ISO 2889 presents the methods and provisions for sampling airborne
substances from the exhaust stacks of nuclear facilities. The provisions defined therein cover all
physical forms of the materials present in gaseous effluents: aerosol particles, vapours and gases.
These provisions are more restrictive for radioactive aerosol particle measurements, given greater
possibilities of losses in the transport lines.
Therefore, ISO 20041 goes further by addressing, in detail, the provisions specific to sampling methods,
and sample preparation and calculations for determining the tritium and carbon-14 emissions.
ISO 20041-1 covers the sampling methods or techniques for tritium and carbon-14. The future
ISO 20041-2 will cover activity analysis of tritium and carbon-14 sampled by the bubbling technique and
the future ISO 20041-3 will cover the activity analysis of tritium and carbon-14 sampled by molecular
sieve.
v
INTERNATIONAL STANDARD ISO 20041-1:2022(E)
Tritium and carbon-14 activity in gaseous effluents and gas
discharges of nuclear installations —
Part 1:
Sampling of tritium and carbon-14
1 Scope
This document presents the methods and provisions for sampling tritium and carbon-14 in the gaseous
effluents generated by nuclear facilities during operation and decommissioning. Specifically included
are sample withdrawal location, extraction, transport flow measurement, and collection for later
analysis.
This document doesn’t address to real time measurements of tritium activity and carbon-14 activity
in the effluent air of stacks and ducts. Information about real time measurements can be found in
ISO 2889:2021, Annex H.
Sample processing, analysis and calculations of tritium and carbon-14 emissions will be addressed in
future parts of ISO 20041.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 2889, Sampling airborne radioactive materials from the stacks and ducts of nuclear facilities
ISO 5667-3, Water quality — Sampling — Part 3: Preservation and handling of water samples
ISO 10780:1994, Stationary source emissions — Measurement of velocity and volume flowrate of gas
streams in ducts
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
3.1
absolute humidity
mass of water per unit volume of moist air
3.2
activity
average number of disintegrations per second of a radionuclide
Note 1 to entry: The activity a is expressed in Becquerels (Bq).
Note 2 to entry: The discharged activity is calculated by multiplication of the activity concentration c and the
discharged volume V.
3.3
activity concentration
activity (3.2) per unit volume of the sample (3.22)
-3
Note 1 to entry: Activity concentration c is expressed in Becquerel per cubic meter (Bq·m ) or in Becquerel per
-1 -1
litre (Bq·l or Bq·L ).
3.4
adsorbent
material, generally a solid, that retains a substance contacting it through short-range molecular forces
that bind the adsorbed material at the surface of the material
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.6]
3.5
aerosol
dispersion of solid or liquid particles in air or other gas
Note 1 to entry: An aerosol is not only the aerosol particles.
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.8]
3.6
coefficient of variation
C
V
quantity that is the ratio of the standard deviation of a variable to the mean value of that variable
Note 1 to entry: It is usually expressed as a percentage.
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.18]
3.7
collector
component of a sampling system (3.27) that is used to retain radionuclides for analysis
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.19, modified — The example was deleted.]
3.8
continuous measurement
real-time and in situ measurement of the characteristics of an effluent (3.11) without waiting and
without conditioning and transport operations for the sample (3.22)
3.9
decision threshold
value of the estimator of the measurand, which, when exceeded by the result of an actual measurement
using a given measurement procedure of a measurand quantifying a physical effect, is used to decide
that the physical effect is present
Note 1 to entry: The decision threshold is defined such that in cases where the measurement result exceeds the
decision threshold, the probability of a wrong decision, namely that the true value of the measurand is not zero if
in fact it is zero, is less or equal to a chosen probability α.
Note 2 to entry: If the result is below the decision threshold, it is decided to conclude that the result cannot be
attributed to the physical effect; nevertheless, it cannot be concluded that it is absent.
[SOURCE: ISO 11929-1:2019, 3.12]
3.10
detection limit
smallest true value of the measurand which ensures a specified probability of being detectable by the
measurement procedure
Note 1 to entry: With the decision threshold, the detection limit is the smallest true value of the measurand for
which the probability of wrongly deciding that the true value of the measurand is zero is equal to a specified value,
β, when, in fact, the true value of the measurand is not zero. The probability of being detectable is consequently
(1 − β).
[SOURCE: ISO 11929-1:2019, 3.13]
3.11
effluent
exhaust (waste) stream beginning at the ventilated air space and flowing away from a process, plant, or
facility to the environment
Note 1 to entry: A gaseous effluent is a fluid conveyed by a gas vector and may consist of gas, dust and/or
particulates. In this document, the focus is on the gaseous and vaporous constituents of a gaseous effluent.
Note 2 to entry: An effluent can be subject to treatments, filtration, storage, recycling, controls and/or
monitoring; and strict and regulated management. An effluent can be eliminated by dispersion into the receiving
medium from a production site or within the immediate vicinity.
Note 3 to entry: The ventilated air space is the plane of entry of the effluent where the duct connects to a hood or
snorkel or room vent.
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.30, modified — Modification in definition and additional Notes to entry.]
3.12
effluent sampling
action that involves taking one or more samples (3.22) of effluent (3.11)
3.13
flow rate
rate at which a mass or volume of gas (air) crosses an imaginary section in either a sampling system
(3.27), tube, or a stack or duct
Note 1 to entry: The rate at which the volume crosses the imaginary area is called the volumetric flow rate; the
rate at which the mass crosses the imaginary area is called either the mass flow rate or volumetric flow rate
under standard conditions.
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.34]
3.14
hydraulic diameter
type of equivalent duct diameter for ducts that do not have a round cross-section
Note 1 to entry: Generally, it is four times the cross-sectional area divided by the perimeter.
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.38]
3.15
nozzle
device used to extract a sample (3.22) from an effluent (3.11) stream and transfer the sample (3.22) to a
transport line (3.31) or collection device
Note 1 to entry: Within the nozzle, there is a transition zone where the sample stream adjusts to the conditions
in the transport line. The nozzle is frequently a separate component and the nozzle exit plane is clearly defined as
the downstream end of that component.
Note 2 to entry: The nozzle inlet corresponds to the imaginary cross-sectional inlet plane of a nozzle where the
air stream first enters the transport system. In the special case of a shrouded nozzle, the inlet plane shall be
taken as that of the nozzle and not that of the shroud.
Note 3 to entry: The nozzle exit (plane) is an imaginary plane across the cross-section of a transport system that
divides the nozzle region from the transport line. If there is no separate component, the nozzle exit corresponds
to the end of the transition zone of the nozzle air stream.
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.47, 3.48, 3.49]
3.16
off-line measurement
measurement of the characteristics of an effluent (3.11) sample (3.22) requiring either a waiting time
before the measurement or conditioning and transport operations for the sample (3.22)
3.17
penetration
ratio of the concentration at the outlet of the sampling system (3.27), transport lines (3.31) included, to
that in the duct or the stack
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.54]
3.18
probe
tubing or apparatus inserted into a stack or duct through which a sample (3.22) of the stream is
withdrawn
Note 1 to entry: A probe usually refers to one or more nozzles and part of the transport line.
Note 2 to entry: Sometimes used colloquially to refer to the equipment inserted into a stack or duct for
measurement of volumetric flow or amount of activity present.
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.57, modified — An additional Note 2 to entry was added.]
3.19
recording
action that fixes measurement data on a material support for their conservation
3.20
reference method
apparatus and instructions for providing results against which other approaches may be compared
Note 1 to entry: The application of a reference method is assumed to ensure correct results.
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.62]
3.21
representative sample
sample (3.22) with the same quality and characteristics for the material of interest as that of its source
at the time of sampling (3.25)
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.63]
3.22
sample
portion of an air stream of interest, or one or more collected constituents from a portion of an air
stream of interest
Note 1 to entry: The volume of the portion of the air stream has to be known.
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.65, modified — Note 1 to entry was added.]
3.23
sample-extraction location
sampling location
location of extraction of a sample (3.22) from the air
Note 1 to entry: Location of inlet of the sampling system.
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.66, modified — Definition and Note 1 to entry were modified.]
3.24
sampler
device that collects or analyses constituents of the air sample (3.22)
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.67]
3.25
sampling
process of collecting constituents from the air stream of interest on media such as filters, absorbents or
adsorbents (3.4) and transporting them to a collector (3.7) or monitor for analysis or a container
3.26
sampling environment
conditions of the gas and airflow within a stack that can influence the sampling (3.25) process
Note 1 to entry: Factors to take into account include pressure, temperature and molecular composition of the gas.
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.70]
3.27
sampling system
system consisting of an inlet, a transport line (3.31), a flow conditioning system and a collector (3.7) or
monitor
Note 1 to entry: Depending upon the application, a flow conditioner might not be used in the sampling system.
Note 2 to entry: Record samples are usually analysed off-line in a laboratory.
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.72, modified — An additional Note 2 to entry was added.]
3.28
sensitivity
change in indication of a mechanical, nuclear, optical or electronic instrument as affected by changes in
the variable quantity being sensed by the instrument
Note 1 to entry: This is the slope of a calibration curve of an instrument, when this calibration curve shows
output values of an instrument as a function of input values.
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.74]
3.29
stack
duct, channel or chimney for the dispersion and dilution of discharges into the environment
3.30
standard conditions
temperature of 298 K (25 °C) and a pressure of 101 325 Pa
Note 1 to entry: Used to convert air densities into a common basis. Other temperature and pressure conditions
may be used and should be applied consistently.
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.76]
3.31
transport line
part of a transport system (3.32) between the nozzle (3.15) exit plane and the inlet plane of a collector
(3.7) or analyser
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.78]
3.32
transport system
all components of a sampling system (3.27), excluding the collector (3.7) or analyser
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.79]
3.33
vapour
gaseous form of materials that are liquids or solids at room temperature, as distinguished from non-
condensable gases
Note 1 to entry: Vapours are gases but carry the connotation of having been released or volatilized from liquids
or solids.
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.83]
3.34
velocity profile
distribution of the velocity values at a given cross-section in a stack or duct
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.84]
3.35
volatile
material having a high vapour pressure, which allows significant quantities of material to become
gaseous at prevailing temperature
Note 1 to entry: In this document, the stack temperature is generally considered as the reference temperature.
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.85]
4 Symbols
Symbols that are used in formulae in this document are defined below.
A Cross sectional area of a stack or duct, in m
th 2
A Cross sectional area of a stack or duct at the midpoint of the i element, in m
i
C Velocity-averaging correction factor for determining flow rate in a stack or duct from a line
af
average velocity taken with an acoustic flow meter, dimensionless
C Velocity-averaging correction factor for determining flow rate in a stack or duct from a sin-
pt
gle-point reading with a Pitot tube, dimensionless
C Velocity-averaging correction factor for determining flow rate in a stack or duct from a sin-
ta
gle-point reading with a thermal anemometer, dimensionless
H Relative humidity, dimensionless
r
-1
M Molar mass, in kg·mol
-1
M Molar mass of water vapour equal to 0,018 kg·mol
v
N Number of intervals or elements, dimensionless
p Pressure, in Pa
p Standard pressure equal to 101 325 Pa
std
p Saturation vapour pressure at a known temperature, in Pa
SV
3 -1
q Volumetric flow rate, in m ·s
3 -1
q Volumetric flow rate at actual conditions, in m ·s
a
3 -1
q Volumetric flow rate at standard conditions, in m ·s
std
3 -1
q Tracer injection flow rate, in m ·s
t
-1 -1
R Individual gas constant for a particular gas (equal to R /M), in J·kg ·K
u
-1 -1
R Gas constant for air equal to 287 J·kg ·K
a
-1 -1
R Universal gas constant equal to 8,314 J·mol ·K
u
T Temperature, in K or °C
T Standard temperature equal to 298 K (25 °C)
std
t Sampling period, in s
s
V Volume of effluent that produced the sample at stream temperature, pressure, and gas compo-
sition, in m
V Total volume of gas (air) sampled at actual conditions, in m
a
V Total volume of gas (air) sampled at standard conditions, in m
std
-1
v Velocity, in m⋅s
th -1
v Velocity at the midpoint of the i element, in m⋅s
i
-1
v Equivalent velocity at standard conditions, in m⋅s
std
th -1
v Equivalent velocity at standard conditions at the midpoint of the i element, in m·s
std, i
-3
ρ Density, in kg·m
-3
ρ Density of air at standard conditions equal to 1,184 kg⋅m
std
-3
ρ Absolute humidity, in kg·m
v
5 Sampling location
5.1 General
The sampling location shall provide the possibility to extract a representative sample.
A representative sample is best extracted from a location where the radioactive materials of interest
are well mixed within the free stream. The term “well mixed” addresses several criteria that are given
in 5.3. The designer should design the ventilation system to provide a favourable location where the
sample can be extracted from a well-mixed stream (see 5.4). In this case, the sampling probe may
contain a single nozzle. In circumstances where the well mixed criteria are not achieved, a multi-nozzle
probe may be used or can be required to get a representative sample. The design and operation of
sampling probes are described in ISO 2889:2021, 7.3.
Following a careful evaluation (see ISO 2889:2021, 7.8), one or more of the following steps should
be taken in circumstances where these criteria cannot be satisfied in effluent systems designed and
constructed prior to the publication of this document.
a) Select another location for the sampling probe.
b) Install features that promote mixing.
c) Perform an in situ test demonstrating that a representative sample is being collected.
rd
NOTE The 3 option is usually the most used.
5.2 General selection of sampling locations
The stack or duct geometry and the airflow within should be fully understood. Usually, for a stack, the
sample extraction location should be situated between the discharge of the fan(s) and the stack exit
point, with the provision that the location should not be so close to the stack exit that wind effects can
significantly influence the velocity profile at the sampling location. Typically, in a well-mixed airflow,
successful sample probe locations are in the range of 5 to 10 hydraulic diameters downstream of a flow
disturbance and 3 or more hydraulic diameters upstream of a flow disturbance. There can be instances
where greater distances are needed. Particular attention should be given to the geometry of flow entry
conditions. Any addition of a small secondary air stream close to the wall of the stack or duct should
be avoided. Bends, fans, duct junctions and similar disturbances promote mixing, but can also produce
distortions in the velocity and the contaminant concentration profile and angularity in the airflow
in the first 2 to 3 hydraulic diameters downstream. Therefore, sampling locations too close to such
disturbances should be avoided, even at the cost of longer transport lines.
In addition to the physics of obtaining a representative sample, there are other considerations in locating
the probe and associated equipment. The location should be readily and safely accessible, it should
not present a problem for sampler servicing and maintenance activities and it should accommodate
analysis or collection equipment that does not compromise the quality of the sample. High radiation
fields under post-accident conditions can present a problem with respect to worker safety at the sample-
extraction location. High ambient temperatures or humidity can also be a problem in some cases. Either
of these situations can dictate the requirement for transport lines longer than normally required to
accommodate installation of the sample collection and analysis equipment.
5.3 Criteria for the homogeneity of the sampling locations
Criteria for the homogeneity that signify a well-mixed location for sample extraction are given in
ISO 2889:2021, 6.3. If the tritium or carbon-14 sampling probe is also used for sampling aerosol particles,
then all the requirements of ISO 2889 shall apply. However, to the extent tritium and carbon-14 are
considered as gases and vapours, the well mixed criterion would include only the gas concentration
(tracer) uniformity, velocity profile, and flow angle.
A tracer gas (e.g. alcohol, sulphur hexafluoride, helium, nitrous oxide) is introduced into the airflow
upstream of the sampling location. The tracer gas concentration is measured with the grid of
measurement points using ISO 10780. The coefficient of variation of concentration at the measurement
points is calculated. The coefficient of variation of the tracer gas should be less than or equal to 20 %
across at least the centre two-thirds of the section of the stack or duct. Furthermore, at no measurement
point should the concentration of the tracer gas differ by more than 30 % from the mean value for all of
the points. The general method is outlined in ISO 2889:2021, Annex F.
Computational fluid dynamics (CFD) modelling may provide information supporting the selection
of a well-mixed location and would generally be followed by physical measurements. CFD modelling
requires a solution to the tracer gas profile using a boundary-fitted, three-dimensional flow. The CFD
model is useful in visualizing and understanding bulk flow behaviour in the final exhaust system to
assist in determining whether a more advantageous sampling location is feasible. CFD simulation is
generally divided into the following steps: 1) simulation of the flow field, 2) particle tracking, and
[14]
3) post-processing to obtain particle deposition information . Various models are available. The
model should use a fully developed three-dimensional mesh of the full geometric detail and include
the sections from the last disturbance to the exhaust point of the system. The CFD simulation should
incorporate the appropriate aspects of the system and run long enough to achieve convergence. Output
results from CFD are directly influenced by the quality of the model inputs such as the mesh model and
[4][13][14][15]
running to convergence. Examples of methodologies for obtaining CFD data are given by .
If a gas container, also known as vessel, is used for collecting a huge volume of gas containing tritium
and carbon-14 (see 6.4.2.4) the homogeneity of the gas inside the gas container should be as perfect
as possible by distinguishing the internal mixing (gas injection mixing the effluent or internal
recirculation) or the recirculation of the gaseous atmosphere by sampling the gas at one end of the
vessel and reinjecting it into the other end. Homogeneity can be achieved by injecting a non-radioactive
neutral gas with a predetermined volume according to the volume and initial pressure of the gas
container. In the case of circulation in a non-pressurized closed gas container, the homogeneity of a
gas containing tritium and carbon-14 can be obtained by using an internal mixing system. The use of a
pressure-reducing valve/flow controller is recommended for pressurized gas containers. When the gas
containers are pressurized, they are reputed to be subject to better homogenization.
5.4 Design of gaseous effluent discharge systems for sampler positioning
Extracting a representative sample from a stack or duct is best accomplished where the potential
radioactive substances are well mixed with the airflow. When designing new stacks, or remodelling old
stacks, the designer should also include provisions that promote mixing downstream of the fans, using
abatement equipment as well as sampling downstream of all additions to the air stream.
The sampling probe (if this has a single nozzle) should be placed at the location where the measurement
is the closest to the mean value of the gas concentration profile.
When changes to the air exhaust system are likely to modify the airflow pattern at the sampling
location, the previous verifications should be repeated.
6 Sampling systems
6.1 General
In the following subclauses, the characteristics mentioned apply for the sampling of tritium and
carbon-14 gaseous molecules. When the transport lines used for aerosol particle sampling are common
to those of tritium and carbon-14, the requirements relating to aerosol particle sampling in these lines
defined by ISO 2889 should be applied.
The penetration of gases and vapours of interest from the free stream to the sample collector shall be
determined.
Performance criteria introduced in this document for the sampling of gaseous effluents may be
considered as recommendations for sampling systems intended for monitoring only.
The following subclauses may not cover all possible situations and may be adjusted according to specific
situations where the tests are neither appropriate nor practicable and according to the regulations in
force. A risk-based graded approach may be used in the design of systems for sampling radionuclides in
stacks and ducts of the nuclear industry. However, formulating such an approach is beyond the scope of
this document.
6.2 Evaluation of an existing sampling system
If an existing gaseous effluent sampling system has not been designed according to the performance
requirements and recommendations of this document, an evaluation of the performance of the
system, including the location of the sampling nozzle, is recommended. If deviations are discovered,
an optimization study should be performed to determine if a posteriori modification is useful and
possible. Arriving at a suitable solution requires optimizing contradictory factors. The evaluation of
existing systems should be undertaken using proven techniques described hereafter for the design and
operation of new sampling devices.
6.3 Volumetric flow rate measurement
6.3.1 General
Accurate measurements of airflow in both the air sampling system and in the stack or duct being
sampled should be provided because they directly impact the accuracy of emissions estimates. Errors
are introduced into the calculation of emissions if the effluent and sample flow rate units are not based
on the same gas density. This becomes significant where airflow is at either elevated or depressed
temperature or pressure, for example if the facility is at an elevation of more than 300 m above sea level
or if the sample flow meter is on the vacuum side of the sampling pump.
NOTE The regulations in force can specify the gas density conditions to apply for reporting discharges.
In calculating the amount of effluent air, the user should either adjust for the density differences in the
air or use measurements based on a standard density. Typical conditions for standard density flow
measurements are a pressure of 101 325 Pa and a temperature of 298 K (25 °C). Flow measurements at
3 -1
these conditions are reported in units of m ·s and are represented by the symbol, q . The use of so-
std
called mass flow meters in both the emission and sampler airflows, calibrated, can eliminate the need
to make density adjustments.
6.3.2 Effluent flow rate measurement
The airflow of effluent streams sampled should be continuously measured if the flow rate is anticipated
to vary by more than 20 % per year (if historical data are available, the 20 % value can be approximated
by the standard deviation of the measurements.) Factors such as fan maintenance, the opening of doors
and the variations in the number of fans should be taken into account in determining the requirement
for continuously measuring flow rate.
If continuous measurement of flow rate is not needed, then periodic manual measurements of flow
rate should be performed at least annually in accordance with ISO 10780. This standard method, as
modified in Annex B, is denoted hereafter as the reference method.
For stacks and ducts that it is necessary to monitor continuously, the flow measurement and recording
system should be capable of determining the mass or volumetric flow rate of the effluent stream with
an accuracy that is within 10 % of that measured with the reference method.
Any continuous flow measurement device should be subjected to minimum annual accuracy audits. If
the sensor of the continuous flow measurement device is based on electronic or acoustical principles,
periodic checks of the instrument zero and span (or linearity) should be made, e.g. recommended by the
manufacturer or regulatory bodies.
Overpressure ducts or stacks may sometimes be subject to a loss of flow rate between the fans, subject
to pressurization, and the flow rate measurement point. In this case, any loss of flow rate should be
identified so as to maintain an accuracy within 10 % on the flow rate measurement made with the
reference method.
The uncertainty to be retained in the uncertainty calculations is that associated with the flow rate
measurement method effectively implemented in the installation.
6.3.3 Sampling volume and flow rate measurement
The relative accuracy of the sample airflow rate measurement should be close to 10 % of the reference
flow rate. The flow sensor should be placed in the sampling system so as to prevent any loss of aerosol
particles or reactive radioactive gases. Consequently, the flow sensor is typically located more near and
downstream of the sampling system or the sample analyser. Also, the density at the flow meter could be
different from the density of the stack or extraction duct.
The sample flow rate should be displayed. If a mass flow meter is not used, pressure and temperature
sensors should be added to enable calculation of the density of the sample at the flow meter. Usually,
bubblers comprise a mass flow meter which eliminates the need for corrections related to pressure and
temperature variations.
There can be differences between the effluent and the sampling flow rates. Therefore, the effluent flow
rate and the sample flow rate should always be compared for minimizing the arising uncertainties.
If the sample flow rate is relatively constant during the sampling period, t , then as a minimum it should
s
be recorded at the start, t , and the end, t , of each sampling period, in such a case, the total sample
s,1 s,2
volume, V , may be calculated using the following Formula (1):
a
qq+
aa,,12
V = ⋅t (1)
a s
If the sampling flow rate is anticipated to vary by more than 20 % during the sample period, t , a flow
s
meter should then be used continuously. In the case of continuous flow rate measurement, the values
should be recorded at intervals not exceeding 10 minutes. The total sample volume corresponds to the
integration of flow during the entire sampling period. If the time interval between recordings is Δt, and
the sampling flow rate during this time interval is the mean of the two initial and final flow rates, q ,
a,i
the total sample volume V is calculated using Formula (2):
a
N
Vq= ·Δt (2)
aa∑i=1,i
NOTE Other integration modes may be used if the numerically induced errors do not exceed those that are
implicit in Formula (2). The total sample volume, V , is based on the flow rates indicated by the flow meter.
a
The total sample volume is often related to the standard conditions (see 3.31).
If a controller is used to maintain constant sampling, the controller should maintain the sampling flow
rate within a range of more or less 15 % for conditions that correspond to an initial pressure drop
across the sample collector to a value that is twice the initial pressure drop. The flow controller should
be tested under conditions similar to the operating conditions.
If the effluent flow rate can vary more than 20 % on average over a sampling period, the associated
uncertainties should be quantified or corrections or justifications corresponding to the specific
discharge conditions should be made for the installation.
The ratio between sampling flow rate and gaseous effluent flow rate should be maintained within
20 % of a predetermined value under normal operating conditions. An exception may be made on this
point for an air monitoring system with a real-time contamination sensor operating with a constant
predefined flow rate.
6.3.4 Leak tightness checks
A leak in the sampling system or at the sample collector can produce an erroneous sampling flow
rate and also incorrect functioning of the sample collector. The leak tightness of the sampling system
should be checked during installation and, in particular, during modifications to the transport line;
the verification or test methodology should be documented and easy to install. Additionally, periodic
routine checks (quarterly, annually, or as appropriate and practicable) on the leak tightness of the
system should be conducted.
For specific gas (tritium and carbon-14) activity flow rate measurements in the ducts and stacks, if
the parameters for discharge flow rates, sampling flow rate and leak tightness cannot be specifically
measured, a gas tracing test should be performed on the entire sampling device to qualify the sampling
and quantify the overall uncertainty associated with the
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 20041-1
Première édition
2022-07
Activité du tritium et du carbone 14
dans les effluents gazeux et les rejets
gazeux des installations nucléaires —
Partie 1:
Prélèvement du tritium et du carbone
Tritium and carbon-14 activity in gaseous effluents and gas
discharges of nuclear installations —
Part 1: Sampling of tritium and carbon-14
Numéro de référence
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Tél.: +41 22 749 01 11
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles . 6
5 Point de prélèvement .8
5.1 Généralités . 8
5.2 Sélection générale des points de prélèvement . 8
5.3 Critères relatifs à l’homogénéité des points de prélèvement . 9
5.4 Conception des systèmes de rejet d’effluents gazeux pour le positionnement
de l’échantillonneur . . 9
6 Systèmes de prélèvement .10
6.1 Généralités . 10
6.2 Évaluation d’un système de prélèvement existant . 10
6.3 Mesurage de débit volumique . 10
6.3.1 Généralités . 10
6.3.2 Mesurage de débit d’effluent . 11
6.3.3 Volume de prélèvement et mesurage du débit . 11
6.3.4 Contrôles de l’étanchéité .12
6.4 Prélèvement et transport de gaz et de vapeur . 13
6.4.1 Généralités .13
6.4.2 Dispositions générales .13
6.4.3 Cas particulier du tritium . 15
6.4.4 Cas particulier du carbone 14 . 16
6.5 Techniques de prélèvement . 16
6.5.1 Généralités . 16
6.5.2 Prélèvement par la technique de barbotage (tritium et carbone 14) . 17
6.5.3 Prélèvement par tamis moléculaire (tritium et carbone 14) .22
6.5.4 Prélèvement par condensation (tritium uniquement) .26
7 Fiche de prélèvement et fiche de suivi .26
7.1 Généralités . 26
7.2 Fiche de prélèvement .26
7.3 Fiche de suivi . 27
Annexe A (informative) Exemple de fiche de prélèvement(technique du barbotage/
méthode du tamis moléculaire) .28
Annexe B (informative) Techniques de mesure du débit dans les émissaires de rejet et
conduits .30
Annexe C (informative) Plage d’utilisation des dispositifs de prélèvement du tritium
et du carbone 14 dans les effluents gazeux .34
Annexe D (informative) Retour d’expérience sur les valeurs de perméance des gaz
dans les systèmes de prélèvement .35
Bibliographie .38
iii
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion
de l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www.iso.org/iso/fr/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 85, Énergie nucléaire, technologies
nucléaires, et radioprotection, sous-comité SC 2, Radioprotection.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 20041 se trouve sur le site web de l’ISO.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.
iv
Introduction
Les rejets des installations nucléaires sont soumis à des exigences réglementaires établies par différents
organismes de réglementation. Un contrôle rigoureux des rejets est mis en place par l’exploitant
de chaque installation dans le cadre d’autorisations de rejets dans l’eau et dans l’air. Ce contrôle est
réalisé dès la mise en service de l’installation et pendant toute sa durée de vie. Il implique notamment
la réalisation de mesurages des caractéristiques physiques, chimiques et de radioactivité dans les
effluents gazeux et liquides. Le démantèlement de ces installations nucléaires génère également des
effluents liquides et gazeux qu’il convient de caractériser et de quantifier avant leur rejet.
Le tritium et le carbone 14 sont généralement présents dans les effluents gazeux des centrales
nucléaires et autres types d’installations nucléaires. L’ISO 2889 présente les méthodes et dispositions
de prélèvement des substances radioactives contenues dans l’air dans les émissaires de rejet des
installations nucléaires. Les dispositions qui y sont définies couvrent l’ensemble des formes physiques
des matières présentes dans les effluents gazeux: aérosols, particules, vapeurs et gaz. Ces dispositions
sont plus contraignantes pour les mesurages des particules d’aérosols radioactifs, compte tenu de plus
grandes possibilités de pertes dans les lignes de transport.
De ce fait, le contenu de l’ISO 20041 se veut plus exhaustif en reprenant dans le détail les dispositions
spécifiques aux méthodes de prélèvement et à la préparation des échantillons ainsi qu’aux calculs de
détermination des rejets de tritium et de carbone 14. L’ISO 20041-1 traite des méthodes ou techniques
de prélèvement applicables au tritium et au carbone 14. La future ISO 20041-2 couvrira l’analyse
de l’activité du tritium et du carbone 14 prélevés par la technique du barbotage, alors que la future
ISO 20041-3 couvrira l’analyse de l’activité du tritium et du carbone 14 prélevés par tamis moléculaire.
v
NORME INTERNATIONALE ISO 20041-1:2022(F)
Activité du tritium et du carbone 14 dans les effluents
gazeux et les rejets gazeux des installations nucléaires —
Partie 1:
Prélèvement du tritium et du carbone 14
1 Domaine d’application
Le présent document présente les dispositions et les méthodes utilisées pour procéder au prélèvement
du tritium et du carbone 14 dans les effluents gazeux générés par les installations nucléaires au
cours de leur exploitation normale et de leur démantèlement. Il inclut en particulier l’emplacement du
prélèvement, l’extraction de l’échantillon, le mesurage du débit de transport et la collecte pour analyse
ultérieure.
Le présent document ne couvre pas les mesurages en temps réel de l’activité du tritium et du carbone 14
dans l’effluent gazeux rejeté via des émissaires de rejet et des conduits. Des informations concernant
les mesurages en temps réel sont disponibles dans l’ISO 2889:2021, Annexe H.
Le traitement des échantillons, l’analyse et les calculs de détermination des rejets de tritium et de
carbone 14 seront couverts par les futures parties de l’ISO 20041.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.
Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les
éventuels amendements).
ISO 2889, Échantillonnage de substances radioactives en suspension dans l'air dans les émissaires de rejet
et les conduits des installations nucléaires
ISO 5667-3, Qualité de l'eau — Échantillonnage — Partie 3: Conservation et manipulation des échantillons
d'eau
ISO 10780:1994, Émissions de sources fixes — Mesurage de la vitesse et du débit-volume des courants
gazeux dans des conduites
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp;
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/ .
3.1
humidité absolue
masse d’eau par volume unitaire d’air humide
3.2
activité
nombre moyen de désintégrations par seconde d’un radionucléide
Note 1 à l'article: L’activité a est exprimée en becquerels (Bq).
Note 2 à l'article: L’activité en matière de rejets est calculée en multipliant l’activité volumique c par le volume
de rejet V.
3.3
activité volumique
activité (3.2) par volume unitaire d’échantillon (3.22)
-3
Note 1 à l'article: L’activité volumique c est exprimée en becquerels par mètre cube (Bq·m ) ou en becquerels
-1 -1
par litre (Bq·l ou Bq·L ).
3.4
adsorbant
matière, généralement solide, qui retient une substance qui se trouve à son contact grâce aux forces
moléculaires de courte portée qui lient la matière adsorbée à la surface de la matière
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.6]
3.5
aérosol
flux de particules solides ou liquides dispersées dans l’air ou dans d’autres gaz
Note 1 à l'article: Un aérosol ne concerne pas seulement les particules d’aérosol.
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.8]
3.6
coefficient de variation
C
V
grandeur qui est le rapport de l’écart-type d’une variable sur la valeur moyenne de cette variable
Note 1 à l'article: Il s’exprime généralement en pourcentage.
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.18]
3.7
collecteur
composant d’un système de prélèvement (3.27) utilisé pour retenir les radionucléides afin de les analyser
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.19, modifiée — L'exemple a été supprimé.]
3.8
mesurage continu
mesurage en temps réel et sur site des caractéristiques d’un effluent (3.11) sans attente et sans opération
de conditionnement et de transport de l’échantillon (3.22)
3.9
seuil de décision
valeur de l’estimateur du mesurande telle que, quand le résultat d’un mesurage réel utilisant une
procédure de mesure donnée d’un mesurande quantifiant le phénomène physique lui est supérieur,
on décide que le phénomène physique est présent
Note 1 à l'article: Le seuil de décision est défini de manière que, dans le cas où le résultat du mesurage dépasse
le seuil de décision, la probabilité d’une décision erronée, c’est-à-dire que la valeur vraie du mesurande ne soit
pas nulle alors qu’elle l’est en réalité, est inférieure ou égale à la probabilité choisie, α.
Note 2 à l'article: Si le résultat est inférieur au seuil de décision, on décide de conclure que le résultat ne peut être
attribué à l’effet physique. Néanmoins il ne peut pas être conclu que cet effet est absent.
[SOURCE: ISO 11929-1:2019, 3.12]
3.10
limite de détection
plus petite valeur vraie du mesurande qui garantit une probabilité spécifiée qu’il soit détectable par la
méthode de mesure
Note 1 à l'article: Avec le seuil de décision, la limite de détection est la plus petite valeur vraie du mesurande
pour laquelle la probabilité de décider de façon erronée que la valeur vraie du mesurande est nulle est égale à
une valeur spécifiée, β, quand, en réalité, la valeur vraie du mesurande n’est pas nulle. La probabilité qu’il soit
détectable est par conséquent de (1 − β).
[SOURCE: ISO 11929-1:2019, 3.13]
3.11
effluent
flux d’éjection (de déchets) émanant d’un procédé, d’une usine ou d’une installation et s’écoulant de la
couche d’air ventilée vers l’environnement
Note 1 à l'article: Un effluent gazeux est un fluide véhiculé par un vecteur gaz et peut être constitué de gaz,
poussières et/ou particules. Le présent document est axé sur les constituants d’un effluent gazeux se présentant
sous forme de gaz et de vapeur.
Note 2 à l'article: Un effluent peut faire l’objet de traitements, d’une filtration, d’un stockage, d’un recyclage,
de contrôles et/ou d’une surveillance et d’une gestion stricte et réglementée. Un effluent peut être éliminé
par dispersion dans le milieu récepteur à partir du site de production ou à proximité immédiate.
Note 3 à l'article: La couche d’air ventilé est le plan d’entrée de l’effluent où le conduit est raccordé à une hotte,
une buse ou un évent de pièce.
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.30, modifiée — La définition a été modifiée et des Notes à l’article
supplémentaires ont été ajoutées.]
3.12
prélèvement d’effluents
action impliquant le prélèvement d’un ou plusieurs échantillons (3.22) d’effluents (3.11)
3.13
débit
vitesse à laquelle une masse ou un volume de gaz (d’air) traverse une section imaginaire dans un système
de prélèvement (3.27), un émissaire de rejet ou un conduit
Note 1 à l'article: La vitesse à laquelle le volume traverse la zone imaginaire est appelée débit volumique; la
vitesse à laquelle la masse traverse la zone imaginaire est appelée soit débit massique, soit débit volumique dans
des conditions normales.
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.34]
3.14
diamètre hydraulique
type de diamètre de conduit équivalent pour les conduits dont la section n’est pas ronde
Note 1 à l'article: En général, le diamètre hydraulique correspond à la section du conduit multipliée par quatre
et divisée par le périmètre.
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.38]
3.15
buse
dispositif utilisé pour extraire un échantillon (3.22) d’un flux d’effluent (3.11) gazeux et pour transférer
l’échantillon (3.22) vers une ligne de transport (3.31) ou un dispositif de collecte
Note 1 à l'article: À l’intérieur de la buse se trouve une zone de transition où le flux d’échantillon s’adapte
aux conditions dans la ligne de transport. La buse est souvent un composant séparé; le plan de sortie de la buse
est clairement défini comme l’extrémité en aval de ce composant.
Note 2 à l'article: L’entrée de buse correspond au plan d’entrée transversal imaginaire d’une buse où le flux d’air
entre tout d’abord dans le système de transport. Dans le cas particulier d’une buse carénée, le plan d’entrée doit
être compris comme celui de la buse, et non pas celui du carénage.
Note 3 à l'article: La sortie de buse (plan) est un plan imaginaire à travers la section transversale d’un système
de transport qui sépare la région de la buse de la ligne de transport. S’il ne s’agit pas d’un composant séparé, la
sortie de la buse correspond à l’extrémité de la zone de transition du flux d’air de la buse.
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.47, 3.48, 3.49]
3.16
mesurage différé
mesurage des caractéristiques d’un échantillon (3.22) d’effluents (3.11) exigeant soit un délai d’attente
avant le mesurage, soit des opérations de conditionnement et de transport de l’échantillon (3.22)
3.17
perméance
concentration à la sortie du système de prélèvement (3.27), lignes de transport (3.31) comprises, divisée
par la concentration dans le conduit ou l’émissaire de rejet
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.54]
3.18
sonde
tube ou appareil introduit dans un émissaire de rejet ou un conduit, à travers lequel est prélevé un
échantillon (3.22) du flux
Note 1 à l'article: En général, une sonde désigne une ou plusieurs buses et une partie de la ligne de transport.
Note 2 à l'article: Terme parfois utilisé familièrement pour désigner l’équipement introduit dans un émissaire
de rejet ou un conduit pour le mesurage d’un débit volumétrique ou d’une quantité d’activité présente.
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.57, modifiée — Une Note 2 à l’article supplémentaire a été ajoutée.]
3.19
enregistrement
action par laquelle les données de mesure sont fixées sur un support matériel en vue de leur conservation
3.20
méthode de référence
appareil et instructions produisant des résultats auxquels d’autres approches peuvent être comparées
Note 1 à l'article: L’application d’une méthode de référence est présumée garantir des résultats corrects.
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.62]
3.21
échantillon représentatif
échantillon (3.22) ayant la même qualité et les mêmes caractéristiques pour la matière étudiée que
celles de sa source au moment du prélèvement (3.25)
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.63]
3.22
échantillon
portion d’un flux d’air étudié, ou un ou plusieurs constituants distincts d’une portion d’un flux d’air
Note 1 à l'article: Le volume de la portion du flux d’air doit être connu.
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.65, modifiée — La Note 1 à l’article a été ajoutée.]
3.23
point d’extraction d’un échantillon
point de prélèvement
emplacement d’extraction d’un échantillon (3.22) à partir du flux d’air
Note 1 à l'article: Emplacement de l’entrée du système de prélèvement.
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.66, modifiée — La définition et la Note 1 à l’article ont été modifiées.]
3.24
échantillonneur
dispositif qui collecte ou analyse les constituants de l’échantillon (3.22) d’air
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.67]
3.25
prélèvement
processus consistant à prélever des constituants du flux d’air étudié sur des milieux tels que des filtres,
absorbeurs ou adsorbeurs (3.4), et à les transporter vers un collecteur (3.7) ou un moniteur pour analyse
ou un conteneur
3.26
environnement de prélèvement
conditions de l’écoulement d’air et de gaz à l’intérieur d’un émissaire de rejet pouvant influer sur le
processus de prélèvement (3.25)
Note 1 à l'article: Les facteurs à prendre en compte sont la pression, la température et la composition moléculaire
du gaz.
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.70]
3.27
système de prélèvement
système composé d’une entrée, d’une ligne de transport (3.31), d’un système de conditionnement
de l’écoulement et d’un collecteur (3.7) ou moniteur
Note 1 à l'article: Selon l’application, le système de prélèvement peut ne comporter aucun conditionneur
d’écoulement.
Note 2 à l'article: Les échantillons d’enregistrement sont généralement analysés en différé dans un laboratoire.
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.72, modifiée — Une Note 2 à l’article supplémentaire a été ajoutée.]
3.28
sensibilité
variation de l’indication d’un instrument mécanique, nucléaire, optique ou électronique, résultant de
variations de la grandeur variable détectée par l’instrument
Note 1 à l'article: La sensibilité correspond à la pente de la courbe d’étalonnage d’un instrument, cette courbe
indiquant les valeurs de sortie d’un instrument en fonction des valeurs d’entrée.
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.74]
3.29
émissaire de rejet
conduit, canal ou cheminée permettant la dispersion et la dilution des rejets dans l’environnement
3.30
conditions normales
25 °C (298 K) pour la température et 101 325 Pa pour la pression
Note 1 à l'article: Ces conditions sont utilisées pour les conversions usuelles de masses volumiques de l’air.
D’autres conditions de température et de pression peuvent être utilisées mais il convient de les appliquer
de manière homogène.
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.76]
3.31
ligne de transport
partie d’un système de transport (3.32) entre le plan de sortie de la buse (3.15) et le plan d’entrée
d’un collecteur (3.7) ou d’un analyseur
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.78]
3.32
système de transport
tous les composants d’un système de prélèvement (3.27), à l’exception du collecteur (3.7) ou de l’analyseur
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.79]
3.33
vapeur
forme gazeuse de matières qui sont liquides ou solides à température ambiante, par opposition aux gaz
non condensables
Note 1 à l'article: Les vapeurs sont des gaz, mais ce terme implique qu’elles proviennent de liquides ou de solides
par émission ou volatilisation.
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.83]
3.34
profil de vitesse
répartition des valeurs de vitesse au niveau d’une section donnée d’un émissaire de rejet ou d’un conduit
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.84]
3.35
volatil
substance ayant une tension de vapeur élevée permettant à d’importantes quantités de matière de se
gazéifier à la température ambiante
Note 1 à l'article: Dans le présent document, la température dans l’émissaire de rejet est généralement considérée
comme la température de référence.
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.85]
4 Symboles
Les symboles utilisés dans les formules du présent document sont définis ci-après.
A Aire de section d’un émissaire de rejet ou d’un conduit, en m
ème 2
A Aire de section d’un émissaire de rejet ou d’un conduit au centre du i élément, en m
i
C Facteur de correction, sans dimension, établissant une moyenne de vitesse afin de déterminer le
af
débit dans un émissaire de rejet ou un conduit à partir d’une vitesse moyenne sur une ligne, relevée
à l’aide d’un débitmètre acoustique
C Facteur de correction, sans dimension, établissant une moyenne de vitesse afin de déterminer le
pt
débit dans un émissaire de rejet ou un conduit à partir d’une lecture en un seul point avec un tube
de Pitot
C Facteur de correction, sans dimension, établissant une moyenne de vitesse afin de déterminer
ta
le débit dans un émissaire de rejet ou un conduit à partir d’une lecture en un seul point avec un
anémomètre thermique
H Humidité relative, sans dimension
r
-1
M Masse molaire, en kg·mol
-1
M Masse molaire de la vapeur d’eau, égale à 0,018 kg·mol
v
N Nombre d’intervalles ou d’éléments, sans dimension
p Pression, en Pa
p Pression normale, égale à 101 325 Pa
std
p Pression de saturation de la vapeur à une température connue, en Pa
SV
3 -1
q Débit volumique, en m ·s
3 -1
q Débit volumique en conditions réelles, en m ·s
a
3 -1
q Débit volumique en conditions normales, en m ·s
std
3 -1
q Débit d’injection du traceur, en m ·s
t
-1 -1
R Constante des gaz pour un gaz particulier (égale à R /M), en J·kg ·K
u
-1 -1
R Constante de l’air, égale à 287 J·kg ·K
a
-1 -1
R Constante universelle des gaz, égale à 8,314 J·mol ·K
u
T Température, en K ou °C
T Température normale, égale à 25 °C (298 K)
std
t Période de prélèvement, en s
s
V Volume de l’effluent qui a produit l’échantillon aux température et pression de flux et à la compo-
sition du gaz, en m
V Volume total de gaz (air) prélevé en conditions réelles, en m
a
V Volume total de gaz (air) prélevé en conditions normales, en m
std
-1
v Vitesse, en m⋅s
ème -1
v Vitesse au centre du i élément, en m⋅s
i
-1
v Vitesse équivalente en conditions normales, en m⋅s
std
ème -1
v Vitesse équivalente en conditions normales au centre du i élément, en m·s
std, i
-3
ρ Masse volumique, en kg·m
-3
ρ Masse volumique de l’air en conditions normales, égale à 1,184 kg⋅m
std
-3
ρ Humidité absolue, en kg·m
v
5 Point de prélèvement
5.1 Généralités
Le point de prélèvement doit donner la possibilité d’extraire un échantillon représentatif.
Un échantillon représentatif est extrait dans les meilleures conditions depuis un point où les matières
radioactives étudiées se mélangent bien dans le flux d’air libre. L’expression « bien mélangé » englobe
plusieurs critères qui figurent en 5.3. Il convient que le concepteur conçoive le système de ventilation
de manière à prévoir un point favorable pour pouvoir extraire un échantillon d’un flux bien mélangé
(voir 5.4). Dans ce cas, la sonde de prélèvement peut contenir une seule buse. Dans les cas où le critère
« bien mélangé » n’est pas satisfait, une sonde à plusieurs buses peut être utilisée ou être nécessaire
pour obtenir un échantillon représentatif. La conception et le fonctionnement des sondes de prélèvement
sont décrits dans l’ISO 2889:2021, 7.3.
Pour une évaluation prudente (voir ISO 2889:2021, 7.8), il convient de suivre une ou plusieurs des
étapes suivantes lorsque ces critères ne peuvent pas être satisfaits dans les systèmes de prélèvement
d’effluents conçus ou construits avant la publication du présent document.
a) Sélectionner un autre point pour la sonde de prélèvement.
b) Installer des dispositifs qui favorisent le mélange.
c) Réaliser un essai sur site démontrant qu’un échantillon représentatif est recueilli.
NOTE La troisième option est généralement la plus utilisée.
5.2 Sélection générale des points de prélèvement
Il convient de bien comprendre la géométrie de l’émissaire de rejet ou du conduit ainsi que du flux d’air.
En général, pour un émissaire de rejet, il convient de positionner le point d’extraction de l’échantillon
entre le refoulement du ou des ventilateurs et la sortie de l’émissaire de rejet, en prêtant attention au
fait qu’il convient que ce point ne soit pas trop proche de la sortie de l’émissaire de rejet, car le vent
peut avoir un impact significatif sur le profil de vitesse au point de prélèvement. Dans un flux d’air
bien mélangé, les points adaptés pour une sonde de prélèvement sont généralement compris entre 5
et 10 diamètres hydrauliques en aval d’une perturbation de flux d’air, et à 3 diamètres hydrauliques
ou plus en amont d’une perturbation de flux d’air. Dans certains cas, des distances supérieures sont
nécessaires. Il y a lieu de prêter une attention particulière à la géométrie des conditions d’entrée du
flux d’air. Il convient par ailleurs d’éviter tout flux d’air secondaire, même faible, à proximité de la paroi
de l’émissaire de rejet ou du conduit. Les coudes, ventilateurs, jonctions de conduits et perturbations
similaires favorisent le mélange, mais ils peuvent également produire des déformations au niveau
du profil de concentration des contaminants et de la vitesse, ainsi que de l’angularité dans le flux d’air
dans les 2 ou 3 premiers diamètres hydrauliques situés en aval. Par conséquent, il est recommandé
d’éviter les points de prélèvement trop proches de telles perturbations, même au prix de lignes
de transport plus longues.
En plus des considérations physiques permettant d’obtenir un échantillon représentatif, d’autres
éléments sont à prendre en compte pour l’emplacement de la sonde et des équipements associés.
Il convient que le point soit d’un accès sûr et facile, qu’il ne présente aucune difficulté en vue des activités
de maintenance et d’entretien de l’échantillonneur, et qu’il permette l’installation d’un équipement
d’analyse ou de collecte sans compromettre la qualité de l’échantillon. Les champs de rayonnement élevé
dans des conditions post-accidentelles peuvent poser problème en matière de sécurité du travailleur
au point d’extraction de l’échantillon. Une humidité ou une température ambiante élevée peuvent
également poser problème dans certains cas. L’une ou l’autre de ces situations peut imposer l’exigence
de lignes de transport plus longues qu’à l’accoutumée pour permettre l’installation de l’équipement
de collecte et d’analyse des échantillons.
5.3 Critères relatifs à l’homogénéité des points de prélèvement
Les critères d’homogénéité qui indiquent un point bien mélangé pour l’extraction de l’échantillon sont
donnés dans l’ISO 2889:2021, 6.3. Si la sonde de prélèvement du tritium ou du carbone 14 est également
utilisée pour le prélèvement de particules d’aérosol, alors toutes les exigences de l’ISO 2889 doivent
s’appliquer. Cependant, dans la mesure où le tritium et le carbone 14 sont considérés comme des gaz
et vapeurs, le critère du « bien mélangé » inclurait uniquement l’uniformité de la concentration en gaz
(traceur), le profil de vitesse et l’angle de débit.
Un gaz traceur (par exemple, alcool, hexafluorure de soufre, hélium, oxyde nitreux) est introduit dans
le flux d’air en amont du point de prélèvement. La concentration en gaz traceur est mesurée à l’aide de
la grille des points de mesure donnée dans l’ISO 10780. Le coefficient de variation de la concentration
aux points de mesure est calculé. Il convient que le coefficient de variation du gaz traceur soit inférieur
ou égal à 20 % à travers au moins les deux tiers centraux de la section de l’émissaire de rejet ou du
conduit. Par ailleurs, il convient que la concentration en gaz traceur ne diffère en aucun point de
mesure de plus de 30 % de la valeur moyenne de tous les points. La méthode générale est exposée dans
l’Annexe F de l’ISO 2889:2021.
La modélisation en mécanique des fluides numérique (MFN) peut fournir des informations à l’appui
de la sélection d’un point bien mélangé et serait généralement suivie de mesurages physiques. La
modélisation MFN exige une solution de profil de gaz traceur utilisant un écoulement tridimensionnel
adapté aux limites établies. Le modèle MFN est utile pour visualiser et comprendre le comportement
du flux d’air dans le système d’échappement final afin d’aider à déterminer si un point de prélèvement
plus avantageux est possible. La simulation MFN comporte généralement les étapes suivantes: 1)
simulation du champ d’écoulement, 2) traçage des particules, et 3) traitement ultérieur pour obtenir
[14]
des informations sur le dépôt de particules. Différents modèles sont disponibles. Il convient que le
modèle utilise un maillage tridimensionnel entièrement développé des détails géométriques complets
et inclue les sections de la dernière perturbation jusqu’au point d’échappement du système. Il convient
que la simulation MFN intègre les aspects du système appropriés et dure suffisamment longtemps pour
parvenir à une convergence. Les résultats de sortie de la MFN dépendent directement de la qualité
des données d’entrée du modèle telles que le modèle de maillage et l’atteinte de la convergence. Des
[4][13][14][15]
exemples de méthodologies permettant d’obtenir des données MFN sont fournis par .
Si un conteneur à gaz, également appelé « récipient », est utilisé pour la collecte d’un important volume
de gaz contenant du tritium et du carbone 14 (voir 6.4.2.4), il convient d’assurer une homogénéité
du gaz aussi parfaite que possible à l’intérieur du conteneur à gaz en distinguant le brassage interne
(injection de gaz brassant l’effluent ou recirculation interne) et la recirculation de l’atmosphère
gazeuse en prélevant le gaz à une extrémité du récipient et en le réinjectant dans l’autre extrémité.
L’homogénéité peut être obtenue en injectant un volume prédéterminé de gaz neutre non radioactif en
fonction du volume et de la pression initiale du conteneur à gaz. En cas de circulation dans un conteneur
à gaz fermé non pressurisé, l’homogénéité d’un gaz contenant du tritium et du carbone 14 peut être
obtenue à l’aide d’un système de brassage interne. L’utilisation d’un détendeur ou d’un régulateur
de débit est recommandée pour les conteneurs à gaz pressurisés. Lorsque les conteneurs à gaz sont
pressurisés, ils sont réputés faire l’objet d’une meilleure homogénéisation.
5.4 Conception des systèmes de rejet d’effluents gazeux pour le positionnement
de l’échantillonneur
Pour extraire un échantillon représentatif d’un émissaire de rejet ou d’un conduit dans de bonnes
conditions, il est nécessaire de bien mélanger les substances radioactives potentielles avec le flux d’air.
Lors de la conception de nouveaux émissaires de rejet ou de la rénovation des anciens émissaires,
il convient que le concepteur intègre également des dispositions visant à favoriser le mélange en aval
des ventilateurs, l’utilisation d’un appareil d’épuration sélective ainsi que le prélèvement en aval de tous
les ajouts au flux d’air.
Il convient que la sonde de prélèvement (si celle-ci dispose d’une seule buse) soit placée à l’emplacement
où la mesure se rapproche le plus de la valeur moyenne du profil de concentration gazeuse.
Lorsque des modifications du système d’échappement d’air sont susceptibles de modifier le schéma
d’écoulement d’air au point de prélèvement, il convient de répéter les vérifications précédentes.
6 Systèmes de prélèvement
6.1 Généralités
Dans les paragraphes suivants, les caractéristiques mentionnées s’appliquent au prélèvement de
molécules gazeuses de tritium et de carbone 14. Lorsque les lignes de transport utilisées pour le
prélèvement de particules d’aérosols sont les mêmes que celles utilisées pour le tritium et le carbone 14,
il convient d’appliquer les exigences associées au prélèvement de particules d’aérosols dans ces lignes
définies dans l’ISO 2889.
La perméance des gaz et vapeurs étudiés depuis le flux d’air libre jusqu’au collecteur d’échantillon doit
être déterminée.
Les critères de performance introduits dans le présent document pour le prélèvement des effluents
gazeux peuvent être considérés comme des recommandations relatives aux systèmes de prélèvement
uniquement destinés à la surveillance.
Les paragraphes suivants peuvent ne pas couvrir toutes les situations possibles et peuvent être adaptés
en fonction de situations spécifiques dans lesquelles des essais ne sont ni appropriés ni possibles ainsi
qu’en fonction des réglementations en vigueur. Une approche graduelle fondée sur le risque peut être
utilisée pour concevoir les systèmes de prélèvement de radionucléides dans les émissaires de rejet et
les conduits de l’industrie nucléaire. Cependant, la formulation de cette approche n’entre pas dans le
domaine d’application du présent document.
6.2 Évaluation d’un système de prélèvement existant
Si un système existant de prélèvement d’effluents gazeux n’a pas été conçu selon les exigences
de performances et les recommandations du présent document, une évaluation des performances
du système, y compris l’emplacement de la buse de prélèvement, est recommandée. Si des écarts sont
constatés, il convient de procéder à une étude d’optimisation afin de déterminer si une modification
a posteriori est utile et possible. Pour parvenir à une solution adaptée, il est nécessaire d’optimiser
des facteurs contradictoires. Il convient d’entreprendre l’évaluation de systèmes existants en utilisant
les techniques éprouvées décrites ci-après pour la conception et le fonctionnement des dispositifs
de prélèvement.
6.3 Mesurage de débit volumique
6.3.1 Généralités
Il convient de réaliser des mesurages précis du flux d’air à la fois dans le système de prélèvement d’air
et dans l’émissaire de rejet ou le conduit faisant l’objet du prélèvement, car ces mesurages ont un impact
direct sur l’exactitude des estimations relatives aux rejets. Des erreurs sont introduites dans le calcul
des rejets si les unités des débits d’effluent et de prélèvement ne reposent pas sur la même masse
volumique de gaz. Ces erreurs deviennent significatives lorsque le flux d’air est à une température ou
une pression élevée ou basse, par exemple si l’installation se situe à une altitude de plus de 300 m au-
dessus du niveau de la mer ou si le débitmètre de prélèvement est situé du côté aspiration de la pompe
de prélèvement.
NOTE Les réglementations en vigueur peuvent spécifier les conditions de masse volumique des gaz à
appliquer pour la remontée d’informations sur les rejets.
Lors du calcul de la quantité d’air rejeté, il convient que l’utilisateur effectue des ajustements en fonction
des différences de masse volumique de l’air ou qu’il applique des mesurages basés sur une masse
volumique normale. Les conditions types pour mesurer un débit volumique normal sont une pression
de 101 325 Pa et une température de 298 K (25 °C). Les mesurages de débit dans ces conditions sont
3 -1
exprimés en m ·s et sont représentés par le symbole q . L’utilisation d’appareils de type débitmètres
std
massiques étalonnés à la fois dans les flux d’air des rejets et de l’échantillonneur peut éviter la nécessité
d’effectuer des ajustements de masse volumique.
6.3.2 Mesurage de débit d’effluent
Il convient de mesurer en continu le flux d’air des flux d’effluent prélevés s’il est prévisible que ce débit
varie de plus de 20 % en un an (si un historique est disponible, la valeur de 20 % peut être évaluée à l’aide
de l’écart-type des mesures). Il est recommandé de tenir compte de facteurs tels que la maintenance des
ventilateurs, l’ouverture des portes et les variations du nombre de ventilateurs, pour déterminer les
exigences applicables à un mesurage continu du débit.
Si aucun mesurage continu du débit n’est nécessaire, il convient alors d’effectuer des mesurages manuels
périodiques du débit, au moins une fois par an, conformément à l’ISO 10780. Cette méthode normalisée,
modifiée dans l’Annexe B, est par la suite appelée « méthode de référence ».
Pour les émissaires de rejet et les conduits nécessitant une surveillance continue, il convient que le
système d’enregistrement et de mesurage de débit soit c
...
Questions, Comments and Discussion
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