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.
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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
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ISO 20041-1:2022(E)
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
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ISO 20041-1:2022(E)
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
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ISO 20041-1:2022(E)
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
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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).
1
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ISO 20041-1:2022(E)
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]
2
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ISO 20041-1:2022(E)
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.
3
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ISO 20041-1:2022(E)
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.]
4
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ISO 20041-1:2022(E)
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]
5
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ISO 20041-1:2022(E)
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.
2
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
6
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ISO 20041-1:2022(E)
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-
3
sition, in m
3
V Total volume of gas (air) sampled at actual conditions, in m
a
3
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
7
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ISO 20041-1:2022(E)
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 wal
...
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
14
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
ISO 20041-1:2022(F)
© ISO 2022
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ISO 20041-1:2022(F)
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Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
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y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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CH-1214 Vernier, Genève
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Publié en Suisse
ii
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ISO 20041-1:2022(F)
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
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ISO 20041-1:2022(F)
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
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ISO 20041-1:2022(F)
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
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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
1
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ISO 20041-1:2022(F)
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.
2
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ISO 20041-1:2022(F)
[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
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ISO 20041-1:2022(F)
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]
4
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ISO 20041-1:2022(F)
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]
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ISO 20041-1:2022(F)
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.
2
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
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ISO 20041-1:2022(F)
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 univer
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.