Quantification de l'iode 129 et du rapport isotopique 129I/127I par ICP-MS triple quadripolaire

International audienceL’iode est un halogène volatil1 possédant 37 isotopes, dont l’iode 129, le radio-isotope ayant la période la plus longue (16,1 millions d’années). Ce radionucléide est rejeté de façon chronique et réglementée par les usines de retraitement du combustible nucléaire usé, comme Orano La Hague, dans l’atmosphère et dans environnement marin. L’iode 129 est souvent analysé par spectrométrie gamma mais les limites de détections obtenues avec cette technique peuvent être supérieures aux activités potentiellement mesurables dans l’environnement. La spectrométrie de masse permettrait d’atteindre les niveaux environnementaux et de mesurer le rapport isotopique 129I/127I, contrairement à la spectrométrie gamma. La spectrométrie de masse par accélérateur (AMS) présente une excellente sensibilité et sélectivité3 mais cette technique n’est pas accessible à tous les laboratoires. L’ICP-MS4 est une excellente alternative à cette technique. Celle-ci présente de nombreux avantages notamment sa rapidité, son principe de fonctionnement indépendant de l’énergie d’émission et la possibilité de quantifier le rapport isotopique 129I/127I.Cependant, des difficultés peuvent être rencontrées lors de la mesure en raison des interférences spectrales et non spectrales. La première contrainte est liée aux effets mémoires 5, accentués par l’extrême volatilité de l’iode et ses nombreuses formes. Pour y remédier, différents milieux de mesure et de rinçage du système d’introduction ont été comparés et un milieu optimal a été retenu. La seconde contrainte est liée à la présence d’interférents. Ces interférents peuvent être polyatomiques (127IH2+, 127ID+, 97MoO2+, 113CdO+, 113InO+,115In14N+ et 89Y40Ar+) ou isobariques, essentiellement 129Xe+ qui est présent comme impureté dans l’argon. Afin de s’en affranchir, des gaz avec des potentiels d’oxydation différents (CO2, N2O et O2) ont été insérés dans la cellule de collision/réaction d’un ICP-MS/MS. La configuration permettant d’obtenir les meilleures performances a été sélectionnée après une optimisation des paramètres de mesure, aux modes on-mass et mass-shift. Pour améliorer davantage la limite de détection, un traitement chimique préalable à la mesure a été développé et adapté à la mesure par ICP-MS.La nouvelle méthode mise en place permet donc la mesure de l’iode 129 en direct ou après un traitement chimique. La durée de l’ensemble des étapes est d’une journée et une large prise d’essai peut être traitée. Un gain en sensibilité jusqu’à un facteur 200 a été observé et a permis d’estimer la limite de détection de 129I à 1,26 ng.L-1 (8 mBq.L-1) et à 0,02 ng.L-1 (0,15 mBq.L-1) après traitement chimique, ce qui est 100 fois inférieur à certaines méthodes actuelles basées sur le comptage nucléaire