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1 - TRANSFERTS ATMOSPHÉRIQUES

2 - DÉPÔTS DES AÉROSOLS ATMOSPHÉRIQUES ET DES GAZ RADIOACTIFS

3 - TRANSFERTS DANS LES SOLS

4 - TRANSFERTS DANS LES COURS D’EAU

5 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : BN3907 v1

Transferts dans les cours d’eau
Transferts des radionucléides dans l’air, les sols et les cours d’eau - Éléments de radioécologie opérationnelle

Auteur(s) : Philippe Renaud

Relu et validé le 26 avr. 2021

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RÉSUMÉ

Cet article est le premier d'une série de trois articles dédiés à la radioécologie. Après une introduction au domaine d'étude qu'est la radioécologie, il traite de la dispersion des radionucléides dans l'air, de leur dépôt sur les surfaces, de leur migration dans les sols et de leur dispersion dans les cours d'eau. Pour chaque mode de transfert, sont présentés les phénomènes associés, puis les paramètres et les modélisations opérationnelles qui en rendent compte. Des illustrations quantitatives et des valeurs de paramètres rendent compte de l'intensité de ces transferts et d'effectuer des estimations des ordres de grandeur des activités volumiques, surfaciques ou massiques dans les milieux concernés.

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ABSTRACT

Radionuclides Transfers in Air, Soils and Watercourses

This article is the first one in a series of three articles dedicated to radioecology. After an introduction to the field covered by radioecology, it deals with the dispersion of radionuclides in air, their deposition on surfaces, their migration in soils and their dispersion in watercourses. For each mode of transfer, the associated phenomena are firstly presented, followed by the parameters or the models that allow to take them into account. Quantitative illustrations and parameter values showthe intensity of these transfers and to make rough assessments of volumic, surfacic or massic activities in the concerned environmental components.

Auteur(s)

  • Philippe Renaud : Chargé de mission auprès du directeur de l’environnement - Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN), Fontenay-aux-Roses, France

INTRODUCTION

La présence de radionucléides (atomes radioactifs) dans l’environnement induit une exposition des populations humaines, végétales et animales, aux rayonnements qu’ils émettent ; ces radionucléides sont d’origine naturelle ou artificielle . Les radionucléides artificiels présents dans l’environnement français proviennent essentiellement des retombées des essais atmosphériques d’armes nucléaires et des retombées de l’accident de Tchernobyl, ainsi que des rejets radioactifs qui résultent de différentes activités humaines, notamment celles qui sont liées à la production d’énergie d’origine nucléaire.

La radioécologie étudie les transferts des radionucléides dans l’environnement. Elle s’appuie sur différents domaines scientifiques parmi lesquels on peut citer l’écologie pour ce qui concerne les relations entre les organismes et l’environnement dans lequel ils vivent, avec des composantes de sciences humaines (notamment la géographie) et d’agronomie au sens large (comprenant les techniques d’élevage) pour mieux prendre en compte les relations complexes qu’entretient plus spécifiquement l’homme avec son environnement. Des éléments de biologie, de physique et de géochimie interviennent également dans l’étude des phénomènes et mécanismes de transfert observés in situ ou expérimentalement. De plus, les mathématiques participent à la construction de modèles qui permettent de synthétiser quantitativement les connaissances et qui sont utilisés de manière opérationnelle à des fins de prédiction, notamment pour les études d’impact des installations nucléaires.

Avec la radiotoxicologie et la radiobiologie qui ont respectivement pour objectifs d’étudier la toxicité des radionucléides sur les organismes vivants et les effets biologiques des rayonnements, la radioécologie contribue à la radioprotection des populations.

Cet article traite de la dispersion des radionucléides dans l’air, de leur dépôt sur les surfaces, de leur migration dans les sols et de leur dispersion dans les cours d’eau. Après une description des phénomènes qui régissent ces transferts, des exemples de modélisation (équations et valeurs des paramètres) sont présentés pour permettre au lecteur de se faire une idée de l’intensité des transferts et d’effectuer des estimations d’activités volumiques, surfaciques ou massiques dans les milieux concernés.

Les phénomènes intervenant dans ces transferts et les modélisations les plus avancées dont ils font l’objet étant complexes, cet article ne présente que les modèles les plus simples utilisés en radioécologie opérationnelle. Toutefois, leur mise en œuvre pouvant s’avérer encore longue et complexe, ces modèles ont été programmés dans des codes de calcul. C’est pourquoi, le présent article présente également des formules simplifiées issues des modèles, qui permettent, dans les conditions indiquées, d’estimer des ordres de grandeur des activités massiques et volumiques environnementales, sans recourir à un code de calcul.

Cet article est complété par un deuxième article traitant des transferts des radionucléides dans les denrées alimentaires [BN 3 908] et d’un troisième article traitant de l’influence du fonctionnement normal des installations nucléaires du fait de leurs rejets de radionucléides [BN 3 909]. Les principales grandeurs utilisées dans ces trois articles sont définies dans l’article de A. Biau et J.P. Vidal [SL 6 160].

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KEYWORDS

Modelling   |   radionuclides   |   radioecology   |   surfacic activities   |   transfer mode

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-bn3907


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4. Transferts dans les cours d’eau

4.1 Apports de radionucléides dans les cours d’eau

Des radionucléides peuvent être apportés dans un cours d’eau :

  • par un émissaire de rejet, comme c’est le cas pour les sites nucléaires français situés en bordure de fleuve ou de rivière ; l’apport peut alors être caractérisé par le débit de rejet q r (en Bq.s–1) lors des opérations de rejet qui se font presque toujours par un dispositif qui facilite la dispersion et l’homogénéisation des concentrations à proximité de l’extrémité de l’émissaire de rejet. Le dispositif le plus courant est appelé « clarinette » : il s’agit d’un tuyau percé de plusieurs trous, disposé en travers du cours d’eau, qui répartit le rejet sur une longueur de plusieurs mètres à plusieurs dizaines de mètres ;

  • par des dépôts à la surface de l’eau (Bq.m–2) résultant soit de rejets chroniques liés au fonctionnement normal d’une installation industrielle, soit d’un rejet accidentel ; les processus de dépôt sont similaires à ceux qui ont été décrits précédemment dans cet article ;

  • par ruissellement depuis les sols des alentours et, au-delà, par drainage de l’ensemble du bassin versant du cours d’eau ; lors de pluies, les sols situés à proximité du cours d’eau peuvent être lessivés latéralement, constituant un apport de radionucléides sous forme ionique ou soluble ; les précipitations entraînent également une érosion des sols du bassin versant, ce qui induit des apports de particules de sols sur lesquelles des radionucléides peuvent être fixés ;

  • par des échanges avec une nappe phréatique connectée au cours d’eau ; en situation normale, les questionnements portent surtout sur les transferts de radionucléides depuis les cours d’eau vers les nappes phréatiques ; toutefois, en cas de rejet accidentel, il pourrait arriver qu’une nappe soit contaminée et contamine à son tour un cours d’eau.

Les principales caractéristiques géométriques d’un cours d’eau utilisées pour déterminer les transferts de radionucléides sont (voir la figure 14) sa largeur moyenne (L m en m), sa section...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - IRSN -   Bilan de l’état radiologique de l’environnement français de 2015 à 2017.  -  Rapport IRSN-DG 2018-00006 ; novembre 2018. Accessible sur le site http://www.irsn.fr/

  • (2) - KORSAKISSOK (I.), MATHIEU (A.), -DIDIER (D.) -   Atmospheric dispersion and ground deposition induced by the Fukushima Nuclear Power Plant accident : A local-scale simulation and sensitivity study,  -  Atmos. Environ., 70, 267-279 (2013).

  • (3) - QUELO (D.), KRYSTA (M.), BOCQUET (M.), -ISNARD (O.), MINIER (Y.), SPORTISSE (B.) -   Validation of the Polyphemus platform on the ETEX, Chernobyl and Algeciras cases,  -  -Atmos. Environ., 41, 5300-5315 (2007).

  • (4) - MATHIEU (A.), KORSAKISSOK (I.), QUELO (D.), GROELL (J.), TOMBETTE (M.), DIDIER, (D.), QUENTRIC (E.), SAUNIER (O.), BENOIT (J-P.), ISNARD (O.) -   Atmospheric dispersion and deposition of radionuclides from the Fukushima Daiichi nuclear power plant accident,  -  8, 195-200 (2012).

  • (5) - MARO (D.) -   Transferts des radionucléides sous forme de gaz ou d’aérosols dans des environnements...

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