Quels éléments radioactifs ont été déversés et comment sont-ils arrivés à la mer?

À gauche : Centrale nucléaire endommagée de Fukushima Dai-ichi et route vers la mer de déversement. Buesseler et al., (2017), adapté de Annual Reviews. A droite : concentrations de césium-137 sur la côte d

Plus de cinq ans se sont écoulés depuis le triple accident au Japon : séisme, tsunamis et accident nucléaire. Le 11 mars 2011, le tremblement de terre de Tohoku et le tsunami qui a suivi ont frappé violemment la centrale nucléaire de Fukushima Dai-ichi, provoquant le plus grand déversement brusque de radioactivité à ce jour. En fait, le déversement de Fukushima fut cinq fois inférieur à celui de Tchernobyl et 50 fois inférieur à celui des essais à sec à explosifs nucléaires (1945-1980). Cependant, l'inquiétude persiste car la radioactivité n'a pas diminué aussi rapidement qu'on l'imagine dans les sédiments côtiers, dans les biotes et dans l'eau, signe que la centrale de Fukushima a émis des rejets continus.

Des chercheurs marins de l'Université autonome de Barcelone et de l'Institut des sciences et des technologies environnementales, ainsi que des scientifiques japonais, européens et américains, analysent l'influence et l'évolution de l'accident de Fukushima en mer. Depuis juin 2011, nous sommes allés chaque année sur la côte de Fukushima pour prélever des échantillons sur un bateau océanographique : eau, sédiment et biote (zooplancton, raies, algues, etc. ). ). Dans le laboratoire, les radionuclides (éléments radioactifs) ont été mesurés en 2011 qui ont provoqué le risque radiologique et ont été émis en grandes quantités. C'est à dire ceux qui ont une courte vie moyenne (strontium 89, cesio-134, iodo-131, etc. ). ). Dans les années suivantes, lorsque ces derniers étaient inutilisés par la désintégration radioactive, nous avons étudié les produits de fission qui persistent pendant des décennies: cesio-137 et extronure-90 en particulier. En fait, les radionucléides de Fukushima offrent un excellent outil pour comprendre les processus géochimiques terrestres et marins et les relations entre les deux milieux. Par exemple, les données littéraires et les nôtres ont suggéré que les cessions isotopes (césium-134 et césium-137) émis par Fukushima étaient arrivés (et arrivent) à la mer sous différentes formes et délais.

En mars 2011, la plupart des émissions ont été gazeuses. Le séisme et les tsunamis ont détruit les systèmes de refroidissement du combustible nucléaire. Cela a provoqué une augmentation de la température de 3 réacteurs sur 6, accumulation de gaz radioactifs et explosion. La plupart des radionuclides volatils (crypton-85, iodo-131 et 129, xenon-133 et 135, cesio-134 et 137, etc.) dans les eaux côtières et en mer ouverte.

L'eau contaminée, également utilisée comme urgence frigorifique des réacteurs, a été versée à la mer par TEPCO (Tokyo Electric Power Company), entreprise gestionnaire de la centrale nucléaire, en avril 2011. Dans le cas de la cession, les rejets liquides ont été 5 fois plus petits que les arômes. Dans les radionuclides non volatiles, par exemple, l'eau de refroidissement contaminée a été la principale source. Après ces premiers déversements liquides en 2011, la centrale de Fukushima a subi plus de fuites, même si TEPCO a entouré la centrale et construit plusieurs murs pour protéger la côte.

Les deux dernières sources sont des rivières et des eaux souterraines. Environ 20% des radionuclides émis à l'air ont été déposés sur le sol japonais. De ce total, environ 2% de la cession-137 a été mise en mer, retenue dans les sédiments qui transportent les rivières. Les eaux souterraines transportent une quantité similaire. La quantité d'extra-90 émise à l'air a été mille fois plus petite, de sorte qu'elle est à peine arrivée à la mer.

Pour comprendre l'influence de ces quatre sources (gaz, eau de refroidissement des réacteurs, rivières et eaux souterraines) sur la mer, nous avons mesuré de Fukushima, sur une surface d'eau comprise entre 800 et 110 kilomètres, et de la surface de la mer jusqu'à 500 mètres de profondeur, entre cesio-137 et extra-90. Nous analysons ci-dessous nos résultats et les concentrations de TEPCO sur les canaux de déversement de la centrale nucléaire. Les concentrations sont données dans Bq/m 3. C'est-à-dire la quantité de Bequerel (Bq= désintégration par seconde) par mille litres ou mètre cube.

Évolution des concentrations de radionucléides

Dans les eaux côtières du Japon, les concentrations de cessium-137 et extra-90 étaient de 1-2 Bq/m 3 avant l'accident, en raison des essais effectués avec des explosifs nucléaires. En avril 2011, les vapeurs et les rejets liquides ont augmenté la concentration de césium-137 à 68 millions de Bq/m 3 et celle de strontium 90 au-dessus de 100.000 Bq/m 3 dans les canaux de rejet autour de la centrale. Dans les mois suivants, les concentrations ont fortement diminué, le premier à 10.000 Bq/m 3 et le second à environ 1.000 Bq/m 3. Depuis, les concentrations ont subi des variations significatives. Face à des concentrations antérieures à l'accident nucléaire, souvent celui de césium-137 entre 100 et 1000 fois plus élevé et celui de strontium entre 10 et 100 fois plus élevé entre 2012 et 2016. Dans l'eau mesurée par nous, presque tous les échantillons avaient des signes d'accident. En septembre 2013, par exemple, les concentrations de strontium 90, cesio-137 et cesio-134 étaient 9, 124 et 54 fois supérieures aux concentrations antérieures à l'accident. En 2014 et 2015, des concentrations similaires ou supérieures ont été mesurées dans des échantillons d'eau du même site.

La persistance de ces concentrations élevées dans l'eau des années après l'accident montre, bien que dans une moindre mesure, que la centrale continue à émettre de la radioactivité. Par exemple, en septembre 2013, on estime qu'une émission quotidienne de 2,3-8,5 GBq (un milliard de Bequerel) a été évaluée à 90 fractions. Ce déversement continu signifierait entre 100 et 1000 fois le transport fluvial. En outre, il faut noter que des milliers de litres d'eau sont actuellement utilisés pour maintenir à basse température les réacteurs concernés. L'eau contaminée qui a touché le combustible est pompée, stockée dans des réservoirs géants et traitée pour extraire le maximum de radionuclides. Après le traitement, cependant, il ya des radionuclydes qui restent dans l'eau: le 90 de strontium en partie et le tritium dans son intégralité. En 2015, environ 600 000 tonnes d'eau étaient stockées dans des réservoirs, ce qui augmente le risque.

En plus de l'eau, la cesse-137 s'accumule dans les sédiments côtiers (environ 1% des émissions de 2011). Selon les derniers travaux, dans les sédiments côtiers et surtout dans la zone de Fukushima, il y a en 2016 entre 5 et 10 fois plus de cessions que dans les eaux autochtones. Pour réduire cette quantité de moitié, il faudrait passer au moins 10-25 ans.

Effets sur la biote marine

Les animaux marins pénètrent rapidement le césium dans le muscle plutôt que le potassium et le strontium dans les os. Quelques semaines après l'accident, des concentrations élevées de césium ont été mesurées dans les sédiments et les poissons qui vivent près de la centrale. Cependant, ces concentrations étaient généralement en dessous des limites de sécurité (500 Bq par kilo de poisson en 2011). Pour réduire la méfiance de la société japonaise, ils ont aggravé la sécurité et réduit la limite à 100 Bq/kg, bien au-dessous de la frontière européenne (1.250 Bq/kg). En 2015, seulement 1% des concentrations ont dépassé 100 Bq/kg. L'évolution descendante a permis l'exploitation de plusieurs espèces de poissons empêchées en 2011 et de revitaliser l'un des secteurs économiques les plus puissants du Japon, la pêche.