L'Institut et la science – Fiches Scientifiques

La radioactivité dans l’environnement marin après Fukushima

Par Pavel P. Povinec - Department of Nuclear Physics and Biophysics, Faculty of Mathematics, Physics and Informatics, Comenius University, Bratislava, Slovaquie & Maria Betti - European Commission, Joint Research Centre, Institute for Environment and Sustainability, Ispra, Italie (auparavant à l’IAEA´s Environment Laboratories, Monaco)
Le séisme qui s’est produit le 11 mars 2011 à l’est du Japon, de magnitude 9, était le quatrième séisme le plus violent au monde depuis 1900, et le plus violent au Japon depuis les premiers enregistrements il y a 130 ans (USGS, 2011 ; Koketsu et al., 2011). Il a déclenché un tsunami au large de Fukushima (région de Tohoku). Des vagues de 15 m, près de deux fois plus hautes que le mur de protection, ont frappé la Centrale nucléaire (CN) de Fukushima-Daiichi, causant des dommages majeurs à l'ensemble du réseau électrique (TEPCO, 2011a). Quatre groupes électrogènes au diesel ont perdu leur capacité à produire l'énergie électrique nécessaire pour refroidir les réacteurs nucléaires 1, 2 et 3 qui étaient en service, ainsi que la piscine de stockage des barres de combustible du réacteur numéro 4. Les barres de combustible non refroidies ont surchauffé, produisant de l'hydrogène gazeux des suites de la réaction entre l'eau et le métal. En conséquence, des explosions d'hydrogène dans les bâtiments des réacteurs 1, 3 et 4, ont gravement endommagé la centrale nucléaire de Fukushima-Daiichi, aboutissant notamment à une fusion du combustible dans les cuves sous pression des réacteurs 1, 2 et 3. De la radioactivité a été rejetée dans l'air et l'eau, provoquant une ample opération d'évacuation des alentours. En outre, les rejets de liquide dans l'océan Pacifique ont causé une contamination continue du milieu marin, sans compter que les courants océaniques dominants ont charrié des radionucléides dans le bassin Pacifique. Les eaux souterraines contaminées près de la centrale nucléaire ont récemment suscité de vives préoccupations, car elles sont à l’origine d’une accumulation sous-marine massive, chronique et incontrôlée de radionucléides dans les eaux côtières.
 
Rejets de radionucléides lors de l'accident de Fukushima-Daiichi

Les explosions d'hydrogène et la destruction des réacteurs ont déclenché une première et importante vague de rejets de radionucléides dans l'atmosphère (par exemple environ 150 Pbq d’iode 131 et 15 PBq pour chacun des césium 134 et 137)1 (TEPCO, 2011b). Les réacteurs nucléaires en surchauffe nécessitaient un refroidissement permanent à l'eau, en partie à l'eau de mer, d'où une eau fortement contaminée qui, pendant les premiers mois, a également été directement rejetée dans les eaux côtières (par exemple environ 4 PBq pour chacun des 134Cs et 137Cs) (Estournel et al., 2012 ; Aoyama et al., 2013 ; Povinec et al., 2013a). L’obligation de refroidir les réacteurs en continu entraîne une forte contamination des eaux souterraines, qui n’ont pu être entièrement stockées sur place. L'exploitant TEPCO a mis en place des procédures pour éliminer le radiocésium de l'eau de refroidissement, mais un fonctionnement partiel du système s'est produit lors des opérations.
 
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Figure 1. Modélisation lagrangienne de la distribution des particules radioactives dans l'atmosphère suite à l'accident de Fukushima. Trajectoire des particules du 13 au 26 mars 2011, simulation réalisée à l'aide du modèle lagrangien de dispersion (libération des particules le 12 mars 2011).
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