Une f ort e cont ami nat i on r adi oact i ve du mi l i eu mari n s’ est pr odui t e apr ès l’acci dent survenu dans l a cent ral e nucl éai r e de Fukushima Dai -i chi l e 11 mar s 2011. El l e a eu pour pr i nci pal e or i gi ne l e déver sement di r ect d’eaux cont aminées depui s l a cent ral e, qui a dur é envi r on j usqu’ au 8 avri l , et dans une moi ndr e mesur e, l es r et ombées dans l’océan d’une par t i e des r adi onucl éi des r ej et és dans l ’ at mosphèr e ent r e l e 12 et l e 22 mar s. A pr oximit é i mmédi at e de l a cent ral e, l es concent rat i ons dans l ’ eau de mer ont at t ei nt f in mar s et début avr i l j usqu’ à pl usi eur s di zai nes de mi l l i er s de becquer el s par l i t r e (Bq/ L) pour l es cési ums 134 et 137 et même dépassé 100 000 Bq/ L pour l ’ i ode 131. L’ i ode 131 a r api dement diminué en rai son de sa péri ode r adi oact ive cour t e (8 j ) et l es r ésul t at s de mesur e sont passés sous l a l i mi t e de dét ect i on f in mai. Les concent r at i ons en cési ums 137 et 134 ont commencé à décr oi t r e dans cet t e zone à part ir du 11 avr i l et , depui s mi -j ui l l et , sont passées en dessous des l i mi t es de dét ect i on (5 Bq/ L) des t echni ques de mesur e ut i l i sées pour l a survei l l ance. En int erpr ét ant l es r ésul t at s de mesur e de césium 137 dans l ’ eau de mer , l ’ IRSN a act ual i sé son est imat i on de l a quant it é t ot al e de cési um 137 r ej et é di r ect ement en mer du 21 mar s j usqu’ à mi-j ui l l et . La val eur ainsi obt enue est de 27.1015 Bq, l a maj or it é (82 %) ayant ét é rej et ée avant l e 8 avri l . Ce r ej et radi oact i f en mer r epr ésent e l e pl us impor t ant appor t ponct uel de radi onucl éi des ar t i f i ci el s pour l e mi l i eu mari n j amai s obser vé. Tout ef oi s, l a l ocal i sat i on du sit e de Fukushima a permi s une di sper si on des r adi onucl éi des except i onnel l e, avec un des cour ant s l es pl us impor t ant s du gl obe qui a él oi gné l es eaux cont aminées ver s l e l ar ge dans l 'océan Paci f i que. Ainsi , l es r ésul t at s de mesur e obt enus dans l 'eau de mer et l es sédiment s côt i er s l ai ssent supposer que l es conséquences de l 'accident , en t ermes de r adi opr ot ect i on, devi endrai ent f ai bl es pour l es espèces pél agi ques à par t i r de l 'aut omne 2011 (concent r at i ons f ai bl es dans l 'eau de mer et st ockage sédi ment ai r e l imit é).
Cependant , une pol l ut i on si gni f i cat ive de l ’ eau de mer sur l e l i t t or al pr oche de l a cent ral e acci dent ée pour r ai t per si st er dans l e t emps, à cause des appor t s cont inus de subst ances r adi oact ives t ranspor t ées ver s la mer par l e r ui ssel l ement des eaux de sur f ace sur des sol s cont aminés. De pl us, cert aines zones du l i t t or al , non encor e i dent i f i ées, pour r ai ent mont r er des condit i ons de di l ut i on ou de sédiment at i on moi ns f avor abl es que cel l es obser vées j usqu’ à pr ésent . Enf i n, l a pr ésence évent uel l e d’ aut r es r adi onucl éides per si st ant s, comme l e st r ont i um 90 ou l e pl ut oni um, n’ a pas ét é suf f i samment caract ér i sée par des mesur es.
Les r ésul t at s de mesur e r écent s mont r ent la per si st ance d’ une cont aminat i on des espèces mari nes (poi ssons pr inci pal ement ) pêchées sur l es côt es de l a pr éf ect ur e de Fukushima. Les or gani smes bent hiques et f i l t r eur s ai nsi que l es poi ssons au sommet de l a chaine al iment air e sont , dans l a dur ée, l es pl us sensi bl es à l a pol l ut i on au cési um. Il est donc j ust i f i é de pour suivr e une survei l lance des espèces mar ines pr él evées dans l es eaux côt i èr es de Fukushima.
Synthèse actualisée des connaissances relatives à l’impact
sur le milieu marin des rejets radioactifs du site nucléaire
accidenté de Fukushima Dai-ichi
26 oct obre 2011
Cet t e not e d’ informat ion présent e et comment e les informat ions les plus récent es recueillies par l’ IRSN, depuis la précédent e not e d’information du 11 j uillet consacrée au même suj et .
1. EVOLUTION DE LA POLLUTION RADIOACTIVE DANS L’ EAU DE MER
1. 1. Les principaux radionucléides observés dans l’ eau de mer depuis le 21
mars 2011
A part ir du 21 mars et dans les j ours qui ont suivi, une f ort e pollut ion radioact ive a ét é observée dans le milieu marin proche de la cent rale nucléaire de Fukushima Dai-ichi. La caract érisat ion de cet t e pollut ion a ét é principalement assurée par des mesures ef f ect uées sur des prélèvement s d’ eau de mer, de sédiment s et d’ espèces vivant dans le milieu marin, dont les résult at s sont publiés par le MEXT1 et TEPCO. L’ IRSN, qui n’ est pas en sit uat ion de réaliser des mesures au Japon, recueille et analyse régulièrement ces résult at s af in de suivre l’ évolut ion de la pollut ion radioact ive du milieu marin.
Les résult at s de mesure publiés au Japon port ent principalement sur des radionucléides émet t eurs gamma, list és dans le t ableau 1.
T ableau 1 – Principaux radionucléides mesurés dans l’ eau de mer
Radionucléides principalement détectés
Radi onucl éi de Demi -vi e
Iode 131 (131I) 8 j ours
Césium 137 (137Cs) 30, 15 ans
Césium 134 (134Cs) 2, 1 ans
Césium 136 (136Cs) 13, 1 j ours
Tellure 132/ Iode 132 (132Te-132I) 78 heures
D’ aut res radionucléides art if iciels, la plupart avec une demi-vie court e, ont également ét é décelés occasionnellement , à des concent rat ions plus f aibles. Les mesures concernant les radionucléides émet t eurs bêt a purs sont moins nombreuses : 9 résult at s pour le st ront ium 90 dans l’ eau de mer, à des concent rat ions comprises ent re 1 et 10 Bq/ L, représent ant ent re 1 et 20% de l’ act ivit é du césium 137 mesurée dans les mêmes échant illons, c’ est -à-dire une proport ion plus élevée que celle observée dans les ret ombées at mosphériques de l’ accident sur la part ie t errest re du Japon, qui est de l’ ordre de 0, 1%.
L’ iode 131 (131I) et le césium 137 (137Cs) sont les principaux radionucléides qui ont ét é surveillés par la suit e dans le milieu marin. Bien qu’ il soit prépondérant au moment de l’ accident , l’ iode 131 a f ort ement diminué dans les semaines qui ont suivi, du f ait de sa décroissance radioact ive rapide, au point de ne plus êt re dét ect able depuis la f in mai.
Cett e pollution radioact ive a eu deux origines principales : les rej et s radioact ifs liquides venant du sit e accident é et les ret ombées at mosphériques sur la surface de la mer au moment de la dispersion des rej et s émis dans l’ air. L’ évolution des concent rations en radionucléides dans l’ eau de mer (voir paragraphe suivant ) indique que ces deux sources principales de pollut ion ne sont plus dét ect ables par les mesures de surveillance. Tout efois, il subsist e t ouj ours un risque d’ apport régulier de radionucléides dans le milieu marin lit toral, par lessivage des t errains cont aminés et t ransport de pollut ion radioactive par les cours d’ eau.
1Minist ry of Educat ion, Cult ure, Sport s, Science and Technology, au Japon.
1. 2. Dispersion des polluant s radioact if s dans l’ eau de mer
Les mesures ef f ect uées à proximit é de la cent rale ont mont ré une f ort e cont aminat ion du milieu marin à part ir du 21 mars, conséquence de l’ écoulement vers la mer d’ une part ie des eaux t rès cont aminées présent es dans les unit és accident ées.
Les évolut ions dans le t emps et l’ espace des concent rat ions en 131I et en 137Cs sont représent at ives de celles de l'ensemble des radionucléides mesurés en mer. Les résult at s sont synt hét isés par les deux f igures ci-après :
- les concent rat ions mesurées à proximit é de l'émissaire, qui sont représent at ives du f lux de radionucléides rej et és (f igure 1) ;
- les cart es d'isovaleurs de concent rat ions en césium 137, qui mont rent la répart it ion de la pollut ion radioact ive dans l'eau de mer à dif f érent es périodes (f igure 2).
1E1 1E2 1E3 1E4 1E5
Césium 137, Bq/L
0 10 20 30 40 50 60 70 80
IR (Iode 131 / césium 137)
20/03 30/03 09/04 19/04 29/04 09/05 19/05 29/05 08/06 18/06 28/06 08/07 18/07 28/07 07/08 17/08
Césium 137 Rapport IR (I-131/Cs-137)
Source : IRSN d'après mesures T EPCO - MEXT
Figure 1 - Évolut ion des concent rations en 137Cs dans l’ eau de mer et rapport IR (131I/137Cs), à moins de 500 m de la cent rale de Fukushima Dai-ichi. La valeur du rapport IR a ét é corrigée de la décroissance radioact ive et rapport ée convent ionnellement au 11 mars pour permet t re
une comparaison des résult at s ent re eux.
Les mesures ef f ect uées à proximit é de l'inst allat ion donnent un rapport IR (131I/137Cs) relat ivement homogène, aux environ de 20, avec une f aible t endance à la diminut ion au cours du t emps j usqu'au 19 avril. Cet t e diminut ion, qui ne résult e pas de la décroissance radioact ive de l’ iode, déj à prise en compt e dans le calcul du rapport , suggère un processus d'élimination régulier de l'iode 131 mesuré dans l'eau de mer, avec une période de décroissance (demi-vie) apparent e de 35 j ours. Une évolut ion similaire est observée à 10 et 20 km vers le sud ent re le 27 mars et le 16 avril, mais n'est pas percept ible à dist ance des côt es. Les causes de ce phénomène d’ éliminat ion progressive de l’ iode dans l’ eau de mer ne sont act uellement pas ident if iées ; ce phénomène pourrait révéler un comport ement spécif ique de l’ iode, soit dans les inst allat ions accident ées, avant rej et , soit dans le milieu marin.
Après le 19 avril, le rapport IR (131I/137Cs) devient t rès variable, sans dout e à cause de l’ imprécision croissant e des résult at s de mesure de l’ iode 131 dans l’ eau de mer, au f ur et à mesure que son act ivit é diminue sous l’ ef f et de la décroissance radioact ive. Il est également possible que ces variat ions résult ent de f luct uat ions dans la composit ion des rej et s résiduels venant du sit e accident é, même si ceux-ci ont dû êt re beaucoup plus f aibles à part ir du 11 avril, dat e à laquelle
commence une diminut ion signif icat ive de la radioact ivit é dans l’ eau de mer à proximit é de la cent rale.
140.8 141 141.2 141.4 141.6
37 37.2 37.4 37.6 37.8
0 2 4 6 8 10 12 15 19 23 29 36 45 56 69 86 100 130 160 200 250 310 390 480 600 740 920 1100 1400 1700 2100 2700
Bq.L-1
April 11 - 18
Fukushima Dai-ichi
140.8 141 141.2 141.4 141.6
Fukushima Dai-ichi
April 18 - 25
140.8 141 141.2 141.4 141.6
April 25 - May 02
Fukushima Dai-ichi
140.8 141 141.2 141.4 141.6
May 02 - 16
Fukushima Dai-ichi
a b c d
140.8 141 141.2 141.4 141.6
37 37.2 37.4 37.6 37.8
0 2 4 6 8 10 12 15 19 23 29 36 45 56 69 86 100 130 160 200 250 310 390 480 600 740 920 1100 1400 1700 2100 2700
Bq.L-1 Fukushima
Dai-ichi
140.8 141 141.2 141.4 141.6
Fukushima Dai-ichi
140.8 141 141.2 141.4 141.6
Fukushima Dai-ichi
140.8 141 141.2 141.4 141.6
Fukushima Dai-ichi
Blue frame: area for integration of 137Cs quantities : Sampling locations
e May 16 - 30 f May 30 - June 13 g June 13 - 27 h June 27 - July 11
0 km 20 km 40 km 60 km
Figure 2 – Évolut ion de la répart ition spat iale des concent rations en 137Cs dans l’ eau de mer ent re le 11 avril et le 11 j uillet 2011.
Les cart es de la f igure 2 représent ent la répart it ion spat iale des concent rat ions moyennes en césium 137 pour des périodes successives, ent re le 11 avril et le 11 j uillet , dont la durée (7 j ours du 11 avril au 2 mai, puis 14 j ours pour les périodes suivant es) a ét é choisie par l’ IRSN de manière à disposer d’ un nombre suf f isant de mesures répart ies sur le domaine d’ ét ude pour réaliser une int erpolat ion représent at ive. Ces cart es mont rent une dist ribut ion similaire de la pollut ion depuis le voisinage de la cent rale nucléaire vers le large. Les concent rat ions diminuent f ort ement au cours du t emps et l’ ét endue des zones colorées, correspondant aux mesures supérieures à la limit e de dét ect ion (environ 5 Bq/ L), décroit en conséquence.
Après le 11 j uillet , les concent rat ions mesurées en mer sont pour la plupart inf érieures aux limit es de dét ect ion des t echniques de mesure ut ilisées pour la surveillance ; il n'est alors plus possible de réaliser un invent aire représent at if de la pollut ion résiduelle en mer.
Source : IRSN d’ après mesur es T EPCO-MEXT
1. 3. Act ualisat ion de l’ est imat ion par l’ IRSN des quant it és de césium 137
rej et ées en mer
A part ir des cart es de la f igure 2, l ’ IRSN a act ualisé son est imat ion des quant it és de 137Cs présent es en mer, dans la zone sit uée dans le cadre bleu représent é sur ces cart es. Cet t e est imat ion prend en compt e la bat hymét rie ainsi que l’ épaisseur de la couche de mélange déduit e des prof ils de salinit é- t empérat ure réalisés par le MEXT, lorsque cet t e épaisseur est inf érieure à la haut eur d’ eau de mer. Les résult at s sont présent és sur le t ableau 2 et l'évolut ion au cours du t emps de ces quant it és est imées est représent ée sur la f igure 3.
T ableau 2 - Quant it és de 137Cs dans la zone marine lit t orale proche de la cent rale de Fukushima Dai-ichi, est imées à part ir de l'int erpolat ion des mesures individuelles dans l'eau
de mer, sur différent es périodes à part ir du 11 avril.
Période d’ inventaire
Début Fin Milieu
Nombre de mesures
Quantité de 137Cs (Térabecquerels)
11/ 04/ 11 18/ 04/ 11 14/ 04/ 11 92 11600
18/ 04/ 11 25/ 04/ 11 21/ 04/ 11 77 4750
25/ 04/ 11 02/ 05/ 11 28/ 04/ 11 118 3380
02/ 05/ 11 16/ 05/ 11 09/ 05/ 11 293 667
16/ 05/ 11 30/ 05/ 11 23/ 05/ 11 233 261
30/ 05/ 11 13/ 06/ 11 06/ 06/ 11 227 163
13/ 06/ 11 27/ 06/ 11 20/ 06/ 11 250 42
27/ 06/ 11 12/ 07/ 11 04/ 07/ 11 202 2, 4
1E+12 1E+13 1E+14 1E+15 1E+16 1E+17
08/04/11 22/04/11 06/05/11 20/05/11 03/06/11 17/06/11 01/07/11 15/07/11
137Cs activity (Bq)
Figure 3 - Évolut ion des quant it és de 137Cs dans l’ eau de mer de la zone lit t orale proche de la cent rale de Fukushima Dai-ichi, ent re le 11 avril et le 11 j uillet 2011.
Cet t e évolut ion suit une loi exponent ielle avec une période de décroissance T1/ 2 de 6, 9 j ours (int ervalle de conf iance à 95 % : 5, 7 – 8, 6 j ours). Cela signifie que les quant it és de césium 137 présent es dans l’ eau de mer à l’ int érieure de la zone de calcul a diminué de moitié t ous les 6, 9
Source : IRSN d’ après mesur es T EPCO-MEXT
j ours. Cett e décroissance résult e de la dilution de l’ eau de mer polluée par les courants marins qui apport ent régulièrement de l'eau non cont aminée dans la zone considérée. Ce t aux de renouvellement est particulièrement rapide ; il résult e de l'int ensit é des courant s Kuroshio et Oyashio qui se rencont rent dans cet t e zone et de leur orient at ion générale vers le large. La régularit é de la dilut ion est également remarquable, si l'on t ient compt e de la variabilit é de la circulat ion t ourbillonnaire observée dans cet t e zone de mélange.
Ce phénomène de dilut ion act ive est favorable à la diminution de l'impact de l'accident dans les eaux côtières. Les eaux cont aminées sont t ransport ées rapidement vers l'est , vers le cent re du Pacifique, où elles continuent de se diluer sous l’ effet de la dispersion des eaux marines.
A plus long t erme, le ryt hme de cet t e dilut ion pourrait êt re modif ié par deux phénomènes : - les variat ions saisonnières de la circulat ion océanique (Kuroshio et Oyashio) ;
- le ret our dans cet t e zone d'eaux marines ant érieurement polluée par les rej et s de l’ accident Fukushima Dai-ichi, sous l’ ef f et de la recirculat ion des masses d’ eau dans la zone du pacif ique nord-ouest . Ce phénomène pourrait empêcher ou ret arder le ret our à des niveaux de concent rat ions en césium 137 comparables à ceux qui préexist aient avant l'accident (ent re 0, 001 et 0, 004 Bq/ L)2.
Ainsi, à la dif f érence du milieu t errest re où un dépôt rémanent va persist er pendant plusieurs années, la période de cont aminat ion aigüe de l'environnement marin est circonscrit e sur environ six mois. Cet t e durée n'est pas une caract érist ique générale d’ une pollut ion accident elle en milieu marin. Elle résult e de condit ions hydrodynamiques part iculièrement f avorables liées à la dynamique des courant s, leur orient at ion vers le large et à la t aille du milieu récept eur (l’ océan Pacif ique). Si cet évènement avait eu lieu dans une mer f ermée (à l’ ouest du Japon par exemple), ou dans une baie, les conséquences auraient pu êt re décuplées à court et long t erme. A t it re de comparaison, la demi-vie des eaux du golf e normand-bret on où est localisée la cent rale de Flamanville en Manche est d'environ t rois mois, c'est -à-dire douze f ois plus longue que celle observée dans la région de Fukushima, bien que les courant s de marée y soient part iculièrement int enses.
L'ext rapolat ion de la courbe de régression à la dat e du 8 avril permet d'est imer la quant it é t ot ale de
137Cs rej et é à la f in de période principale de rej et (26 mars – 8 avril). La quant it é est imée par ext rapolat ion est de 22 1015 Bq (22 millions de milliards de becquerels), l'int ervalle de conf iance à 95 % ét ant de 20, 8 à 23, 1 1015 Bq. La principale erreur associée à ce calcul est liée à l'est imat ion de la prof ondeur de mélange ; cet t e incert it ude est évaluée à environ 50 %. Cet t e réévaluat ion des rej et s de césium 137 en mer conduit à un résult at environ deux f ois plus élevé que celui est imé par l’ IRSN en j uillet (voir not e IRSN du 11 j uillet relat ives à l’ impact sur le milieu marin des rej et s radioact if s du sit e nucléaire accident é de Fukushima Dai-ichi), et 20 f ois plus import ant que l’ est imat ion f ait es par TEPCO, publiée en j uin.
L’ IRSN a pu ét ablir une corrélat ion empirique ent re cet t e quant it é t ot ale de césium 137 est imée pour cet t e période du 26 mars au 8 avril, et les concent rat ions moyennes en césium 137 mesurées dans l’ eau de mer à proximit é immédiat e de la cent rale accident ée, au cours de la même période, en considérant que les phénomènes de dilut ion sont st ables et homogènes à cet t e échelle. En appliquant cet t e corrélat ion aux mesures ef f ect uées j usqu’ au 18 j uillet , dat e au-delà de laquelle le
2
Nakanishi, T. , Zheng, J., Aono, T. , Yamada, M. , Kusakabe, M. , 2011. Vert ical dist ribut ions of 99Tc and t he 99Tc/ 137Cs act ivit y rat io in t he coast al wat er of f Aomori, Japan. J. Env. Radioact ivit y V. 102, 8, 774-779. Povinec, P. P. , Hirose, K. , Honda, T. , It o, T. , Scot t , E. M., Togawa, O. , 2004. Spat ial dist ribut ion of 3H, 90Sr, 137Cs and 239, 240Pu in surf ace wat ers of t he Pacif ic and Indian Oceans--GLOMARD dat abase. J. Env. Radioact ivit y V. 76, Issues 1-2, 113-137
nombre de mesures signif icat ives devient t rop f aible pour réaliser une est imat ion correct e du f lux rej et é, l’ IRSN a pu dét erminer la quantit é globale de césium 137 rej et ée dans l’ eau de mer j usqu’ à mi-j uillet . La valeur ainsi obt enue est de 27 1015 Bq. Comme prévu, l’ essent iel du rej et a eu lieu avant le 8 avril, les rej ets est imés après cet t e dat e ne représent ant que 18% du rej et global. Il s’ agit du plus import ant apport ponct uel de radionucléides art ificiels dans le milieu marin j amais observé.
A t it re indicat if , cet apport global de 27. 1015 Bq de césium 137, dilué dans l'ensemble du Pacif ique en supposant qu’ il rest e ent re 0 et 100 mèt res de prof ondeur, conduirait à des concent rat ions associées (0, 004 Bq/ L) qui doubleraient le bruit de f ond rémanent dans l’ eau de mer dû aux ret ombées des essais nucléaires at mosphériques (0, 002 Bq/ L). Bien que mesurables avec les t echniques act uelles, ces concent rat ions ne représent eraient que le 3000ème des concent rat ions nat urelles en pot assium 40 dans l'eau de mer (12 Bq/ L). Le césium est essent iellement dissous dans l'eau de mer et rest era mesurable durant des décennies ; ainsi, le césium 137 résult ant des essais nucléaires at mosphériques des années 1960 est encore clairement ident if iable à l'échelle mondiale. Lors de l’ accident de Fukushima, l’ act ivit é du césium 134 rej et é en mer ét ait du même niveau que celle du césium 137, mais les périodes radioact ives de ces deux radionucléides ét ant dif f érent es, respect ivement de 2 et 30 années, le rapport d’ act ivit és 134Cs/137Cs diminuera au cours du t emps et pourra servir durant plusieurs années à ident if ier et à dat er les masses d'eaux cont aminées par les rej et s de Fukushima à l'échelle des eaux de surf ace du Pacif ique Nord.
1. 4. Ret ombées at mosphériques à la surface de la mer
Principalement ent re le 12 et le 22 mars, des rej et s radioact if s at mosphériques provoqués par les explosions et les dépressurisat ions des enceint es de conf inement des réact eurs de la cent rale de Fukushima Dai-ichi ont ét é dispersés, not amment au-dessus de la mer. Une part ie des radionucléides cont enus dans le panache a pu ret omber à la surf ace de la mer, ent raînant une pollut ion dif f use des eaux de surf ace j usqu’ à des dizaines de kilomèt res du sit e accident é.
Cet t e pollut ion dif f use est dif f icile à met t re en évidence en mer car les eaux superf icielles recevant les ret ombées at mosphériques sont rapidement mélangées avec le rest e de l’ eau de mer, par des phénomènes d’ advect ion et de dispersion. Seules les mesures d'eau de mer réalisées peu de j ours après le dépôt peuvent f ournir une inf ormat ion sur l’ impact de ces ret ombées radioact ives. Avant le 24 mars, lorsque les rej et s liquides direct s ét aient encore relat ivement f aibles, les concent rat ions mesurées dans l'eau de mer à plus de 10 km de l'inst allat ion peuvent êt re at t ribuées aux dépôt s at mosphériques. Elles varient de 9 à 13 Bq/ L pour le 137Cs avec un rapport IR (131I/137Cs) variant de 5 à 12, comparables à ce qui a ét é observé en milieu t errest re au Japon (voir not e IRSN du 27 sept embre 2011 relat ive à la cont aminat ion radioact ive de l’ environnement t errest re j aponais provoquée par l’ accident de Fukushima Dai-ichi).
Au cours de cet t e même période, les mesures publiées au Japon ont révélé la présence d’ une aut re zone polluée le long de la côt e à plus de 10 km au sud de l'inst allat ion avec des valeurs de 20 à 100 Bq/ L de 137Cs, avec un rapport IR (131I/137Cs) allant de 35 de 110. Cet t e pollut ion peut êt re at t ribuée à un dépôt at mosphérique dif f érent , ou à des rej et s liquides direct s ant érieurs à ceux ident if iés à part ir du 21 mars.
Les ret ombées at mosphériques sur les surf aces marines ont ét é réévaluées par l’ IRSN, grâce à l a mise à j our de modélisat ion de la dispersion at mosphérique des rej et s de la cent rale de Fukushima Dai-ichi. Selon cett e nouvelle évaluat ion, le dépôt cumulé de césium 137 sur la mer dans un rayon de 80 km serait de 76. 1012 Bq (76 000 milliards de Becquerels), valeur environ 10 f ois plus f aible que celle est imée en j uillet . Cet apport de cont aminat ion en mer ne représent erait que
0, 3% de l’ activit é globale de césium 137 rej et ée direct ement en mer par la cent rale de Fukushima Dai-ichi, est imée par l’ IRSN au paragraphe 1. 3. La cart e de la f igure 4 représent e la répart it ion spat iale de ce dépôt sur le domaine marin j aponais. Cet te estimation du dépôt at mosphérique sur la mer est basée sur un rej et at mosphérique t ot al évalué à 11, 5. 1015 Bq de
137Cs. Out re le dépôt formé sur les terres j aponaises, la maj eure partie de ce rej et a dû se déposer de façon diffuse sur les océans et les continent s de l’ hémisphère nord, sur de grandes dist ances.
140.6 140.8 141 141.2 141.4 141.6
36.8 37 37.2 37.4 37.6 37.8 38
137 Cs Bq.m -2
0
1E+005
2E+005
3E+005
4E+005
5E+005
6E+005
7E+005
8E+005
9E+005
1E+006
Fukushima
Dai-ichi
0 km 20 km 40 km 60 km
Figure 4 - Répart ition du dépôt at mosphérique t ot al de 137Cs sur la mer au 23 mars, est imée par l’ IRSN par modélisation de la dispersion at mosphérique des rej et s de l’ accident de
Fukushima Dai-ichi.
1. 5. Simulat ion de la dispersion du césium 137 dans l’ eau de mer au large du
Japon
L'IFREMER a ét é sollicit é par l'IRSN pour réaliser des simulat ions de la dispersion des rej et s de Fukushima Dai-ichi. Le modèle ut ilisé est le modèle Mars 3D, les condit ions aux limit es
Source : IRSN
hydrodynamiques proviennent de Mercat or-Océan, le f orçage mét éorologique est donné par le modèle européen ECMWF.
Le rej et de césium 137 pris en compt e dans cet t e simulat ion est celui issu des calculs présent és au paragraphe 1. 3 ; il a ét é f ait l’ hypot hèse que le césium 137 se dispersait sous f orme soluble.
Les concent rat ions mesurées et simulées à moins d'un kilomèt re de l'inst allat ion mont rent des résult at s concordant s, le t erme-source pris en compt e reproduit bien la dispersion à pet it e échelle. La f igure 5 reproduit les résult at s de simulat ion de la dispersion des rej et s de Fukushima à l'échelle du Pacif ique nord-ouest . Elle illust re la complexit é et la variabilit é des courant s résult ant de la conf ront at ion ent re le Kuroshio venant du sud et l'Oyashio venant du nord. Les st ruct ures de dispersion sont comparables à celles simulées par le modèle Sirocco à Toulouse.
A part ir du 1er j uillet , les concent rat ions simulées sont généralement inf érieures aux limit es de dét ect ion appliquée aux mesures de surveillance. Elles seraient ident if iables avec les t echniques ut ilisées classiquement en océanographie (LD < 0, 001 Bq. L-1).
140 145 150
35 40
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.5 1.9 2.3 2.9 3.6 4.5 5.6 6.9 8.6 10 13 16 20 25 31 39 48 60 74 92 110 140 170 210 270
Bq.L-1
15 avril 1er mai 15 mai 1er juin
a b c d
e 15 juin f 1er juillet g 15 juillet h 26 juillet
140 145 150
35 40
140 145 150
35 40
140 145 150
35 40
140 145 150
35 40
140 145 150
35 40
140 145 150
35 40
140 145 150
35 40
Source : IRSN-IFREMER
Figure 5 - Concent rations en 137Cs dans l’ eau de mer
simulées par Mars 3D ent re le 15 avril et le 26 j uillet 2011 dans le Pacifique nord-ouest .
2. LES RADIONUCLEIDES DANS LES SEDIMENTS
Les mat ières en suspension dans l’ eau de mer t endent à f ixer une part ie des radionucléides dissous dans la colonne d’ eau, en f onct ion des niveaux d’ act ivit é dans l’ eau environnant e. Ces mat ières f inissent par sédiment er au f ond de la mer, provoquant un dépôt superf iciel cont aminé.
Des échant illons de sédiment ont ét é collect és j usqu'à 186 km de Fukushima Dai-ichi et 70 km au large de la côt e, à une prof ondeur allant de 20 à 200 m. La prof ondeur et les condit ions d'échant illonnage, la nat ure et la granulomét rie des échant illons n’ ont pas ét é communiquées lors de la publicat ion des résult at s. Comme ces paramèt res peuvent f ort ement inf luencer les concent rat ions massiques des sédiment s mesurés, il convient d'int erprét er les résult at s de mesure publiés au Japon avec prudence. Les résult at s sont donnés en kg de masse sèche lorsque cet t e précision est apport ée (une f ois sur dix).
Parmi les 184 échant illons mesurés depuis le 29 avril, les principaux radionucléides mesurés dans les sédiment s sont
- le césium 137 (183 résult at s signif icat if s) ;
- le césium 134 (178 résult at s signif icat if s), avec un rapport 134Cs/137Cs rapport é au 11 mars de 0, 95 ;
- le césium 136 (6 résult at s signif icat if s) ;
- l’ iode 131 (17 résult at s signif icat if s à part ir de f in avril ; aucune dét ect ion après le 9 j uin), avec un rapport 131I/137Cs rapport é au 11 mars de 23 ;
- les t ellures 129 et 129m (28 et 36 résult at s signif icat if s allant de 10 à 16 000 Bq. kg-1), - les st ront iums 89 et 90 (2 résult at s signif icat if s, de 10 à 140 Bq. kg-1) ;
- les plut oniums 239 et 240 (6 résult at s signif icat if s, de 0, 09 à 0, 49 Bq. kg-1) ; - le baryum 140 (1 résult at signif icat if de 2900 Bq. kg-1).
La f igure 6 mont re l'évolut ion des concent rat ions en 137Cs de l'ensemble des échant illons invent oriés, ainsi que la dist ance respect ive à l'émissaire Sauf à proximit é de la cent rale de Fukushima Dai-ichi, les concent rat ions varient habit uellement de 1 à 10 000 Bq. kg-1, avec une t endance moyenne à l'augment at ion au cours du t emps. Cet t e évolut ion peut résult er de la cinét ique de t ransf ert du césium vers les part icules sédiment aires, ainsi que des processus de dépôt des part icules les plus f ines. Compt e t enu de la diminut ion des concent rat ions dans l'eau de mer, cet t e évolut ion devrait se st abiliser durant les mois à venir. Les concent rat ions les plus élevées sont relevées près le l'émissaire (100 000 et 150 000 Bq. kg-1). Quat revaleurs supérieures à 10 000 Bq. kg-1 avaient ét é relevées à plus de 38 km de dist ance avant le 7 avril, mais n'ont pas ét é conf irmées par les mesures ult érieures.
1E0 1E1 1E2 1E3 1E4 1E5 1E6
Césium 137, Bq/kg
21/04 06/05 21/05 05/06 20/06 05/07 20/07 04/08 19/08 03/09 18/09 03/10 18/10
Date
Moins de 1 km De 1 à 50 km Plus de 50 km Cs 137 dans les sédiments
Distance de la centrale :
Figure 6 – Représent at ion graphique des concent rations en 137Cs mesurées dans les sédiment s en fonct ion du t emps, avec indicat ion de la dist ance du point de prélèvement à la cent rale de
Fukushima Dai-ichi
La f igure 7 présent e une cart e de la dist ribut ion des concent rat ions en 137Cs dans les sédiment s. Elle a ét é ét ablie par l’ IRSN en excluant les six mesures proches du sit e dont les concent rat ions dépassaient 10 000 Bq. kg-1. Les concent rat ions at t eint es sont généralement inf érieures à 1000 Bq. kg-1 ; elles sont relat ivement f aibles compt e t enu du coef f icient de dist ribut ion à l’ équilibre du césium ent re l’ eau de mer et les sédiment s, qui est habit uellement supérieur à 1000. Ainsi, avec des concent rat ions supérieures à 100 Bq/ L mesurées dans l’ eau de mer du lit t oral (cf . § 1. 2), on aurait pu s’ at t endre à t rouver des concent rat ions de 100 000 Bq. kg-1 dans les sédiment s. La pollut ion t ransit oire de l’ eau de mer par le césium 137 n’ a sans dout e pas permis une mise à l’ équilibre avec le st ock sédiment aire échant illonné. Seules les part icules récemment déposées ont cont ribué au marquage des sédiment s superf iciels et elles ne représent ent qu’ une f ract ion du volume échant illonné lors des prélèvement s.
A t erme, une part ie des radionucléides qui se sont f ixés sur les part icules sédiment aires est suscept ible d’ êt re remobilisée dans la colonne d’ eau marine. Les sédiment s se comport eront alors comme des sources secondaires de cont aminat ion, dif f érées, dist ant es et dif f uses. En zone côt ière, la cont aminat ion des sédiment s a résult é principalement du cont act direct ent re l’ eau de mer polluée et les sédiment s de surf ace et pourrait se propager par t ransport et mélange avec des sédiment s plus prof onds. En domaine pélagique, on doit s’ at t endre à t rouver des t races de radionucléides à l’ int erf ace eau-sédiment par suit e de leur t ransport vers le f ond par des processus liés à l’ act ivit é biologique dans l’ océan ouvert (product ion primaire de mat ière solide par le phyt oplanct on ; brout age par le zooplanct on ; product ion de f èces ; t ransport direct vers le f ond).
Source : IRSN d’ après mesur es T EPCO-MEXT
Source: IRSN d’après mesures TEPCO-MEXT
140.6 140.8 141 141.2 141.4 141.6 141.8 142
35.6 35.8 36 36.2 36.4 36.6 36.8 37 37.2 37.4 37.6 37.8 38 38.2 38.4 38.6 38.8 39
0 25 75 150 250 350 450 567 700 867 1083 1333 1667 2067 2550 3167 3933 4883 6050 7517 9333 11500 14333 17833 22000 27333 34000 42167 52333 64833 80333 100000
Bq.kg-1
11 avril - 14 octobre
Fukushima Dai-ichi
Figure 7 - Cart ographie des concent rat ions en 137Cs dans les sédiment s (moyenne des valeurs mesurées j usqu'au 14 oct obre.
D'après la cart e de la f igure 7, le st ock de césium 137 f ixé sur les sédiment s apparait relat ivement f aible ; il ne devrait pas ent raîner un marquage de l'eau de mer par relargage t rès élevé dans le f ut ur. La période de relargage du césium const at ée dans les sédiment s de la Mer d'Irlande est de deux années3. Dans ces condit ions, les dix premiers cent imèt res de sédiment cont aminés à 1000 Bq. kg-1 apport eraient en deux ans 500 Bq. dm-2 aux 20 à 200 m d'eau qui les surplombent . Compt e t enu de la cinét ique de renouvellement des eaux const at ée (50 % de renouvellement t ous les 6, 9 j ours), les concent rat ions induit es seraient en moyenne d'environ 5 à 50 mBq/ L dans l'eau de mer. Ces concent rat ions ne devraient pas avoir d'impact en t ermes de radioprot ect ion pour les organismes pélagiques.
Ces concent rat ions pourraient êt re plus élevées dans les zones les moins prof ondes ou ayant un t aux de renouvellement plus f aible. Les organismes bent hiques vivant direct ement en cont act avec le f ond ou les organismes f ilt reurs pourraient alors êt re direct ement concernés par la pollut ion rémanent e des sédiment s.
3 Finegan, P., Vint ró, L. L. , Mit chell, P.I. , Boust , D., Gouzy, A. , Kershaw, P. J., Lucey, J. A. , 2009. Accumulat ion, solid part it ioning and remobilisat ion of 99Tc in subt idal and int ert idal sediment s in t he Irish Sea. Cont inent al Shelf Research Volume 29, Issues 16, Pages 1995-2010.
Jones, D. G., Kershaw, P. J. , McMahon, C. A., Milodowski, A. E. , Murray, M., Hunt , G. J. , 2007. Changing pat t erns of radionuclide dist ribut ion in Irish Sea subt idal sediment s. Journal of Environment al Radioact ivit y Volume 96, Issues 1-3, Pages 63-74.
3. LES RADIONUCLEIDES DANS LES ESPECES MARINES ET FLUVIALES
3. 1. Résult at s de mesures obt enus sur des poissons pêchés en mer ou dans
cert ains f leuves
Des prélèvement s de produit s de la mer (essent iellement des poissons) ont ét é réalisés au Japon depuis f in mars en dif f érent s lieux, principalement au sud de la cent rale de Fukushima Dai-ichi (f igure 8).
A
B
C Source : MAFF, Japon
Figure 8 - Cart e des lieux de prélèvement s des produit s de la pêche. Les point s noirs indiquent des prélèvement s d’ espèces ayant une cont aminat ion en césium dépassant les niveaux maximaux admissibles pour la consommation (>500 Bq/ kg frais). Les point s blancs indiquent des prélèvement s dont la cont aminat ion est inférieure à ces niveaux (<500 Bq/ kg
frais).
La list e des espèces animales pour lesquelles des t eneurs en césium dépassent les niveaux maximaux admissibles pour la consommat ion aliment aire (500 Bq/ kg pour la somme des césiums 134 et 137) a ét é ét endue par les aut orit és j aponaises au cours de l’ ét é (t ableau 3). D’ une manière générale, les nouvelles espèces int égrées à cet t e list e sont :
- soit des espèces qui ét aient t rès ponct uellement prélevées avant le mois de j uin et dont la surveillance s’ est int ensif iée durant l’ ét é ;
- soit des espèces qui n’ ont ét é prélevées qu’ à part ir de cet ét é.
Il n’ est donc pas possible, avec ces seules inf ormat ions, d’ at t ribuer cet accroissement du nombre d’ espèces présent ant des niveaux de cont aminat ion élevés à une évolut ion de la cont aminat ion du milieu marin. Il est import ant de souligner que t ous ces organismes proviennent de la préf ect ure de Fukushima et qu’ aucun organisme pêché hors de la zone proche de la cent rale ou au large ne dépasse ces niveaux maximaux admissibles (f igure 8 B et C).
T ableau 3 – List es des organismes animaux ou végét aux ayant présent é des concentrat ions en césium 134+137 supérieures aux niveaux maximums admissibles pour la consommat ion.
Liste du 7 Juin 2011 Liste du 21 août 2011
Arames (algues) Hij ikis (algues) Wakames (algues)
Our sins Palourdes
Anguilles des sables (lançons j aponais) Eperlans j aponais
Frit ures
Moules médirerranéenne
Ayus (pêché en eau douce)
Saumons masou (pêché en eau douce) Tribolodons (eau douce)
Arames (algues) Hij ikis (algues) Wakames (algues)
Our sins Palourdes
Anguilles des sables (lançons j aponais) Eperlans j aponais
Frit ures
Moules médirerranéenne
Ayus (pêché en eau douce)
Saumons masou (pêché en eau douce) Tribolodons (eau douce)
Ainames
Cardeau (poisson plat ) Flét ans (poisson plat ) Hakelings
Sébast es Raies Crabes
Ombles (eau douce)
Cyrpinidés (élevage eau douce)
Sur la f igure 9, sont report és les résult at s de mesure concernant les espèces marines pour lesquelles des données sont obt enues assez régulièrement . Out re les animaux exclusivement marins, cet t e f igure présent e également les données relat ives à deux espèces amphihalines (espèces qui ef f ect uent des migrat ions ent re les eaux douces et les eaux de mer), qui ont ét é prélevées à part ir de début mai en lac ou en rivière (l’ Ayu et le saumon masou).
Césiums (Bq/ kg fr ais)
0, 1 1 10 100 1000 10000 100000
18/03/ 2 011
07/04/ 2 011
27/04/ 2 011
17/05/ 2 011
06/06/ 2 011
26/06/ 2 011
16/07/ 2 011
05/08/ 2 011
25/08/ 2 011
14/09/ 2 011
Ayu Saumons Ainame Lançons j aponais Congr es Eper lan Flét ans Gr ondins Maquer eaux Raie Sar dines Or meaux Our sins Palour des
Figure 9 - Évolut ion t emporelle des concent rat ions en 137Cs+134Cs (Bq/ kg) dans quelques produit s de la mer. Les marques roses correspondent à des espèces amphihalines qui ont ét é
pêchées principalement en rivière.
3. 2. Concent rat ions observées chez les animaux marins
Parmi les produit s marins, les niveaux de cont aminat ion les plus élevés, dét ect és au début de la surveillance des produit s de la pêche, concernaient les lançons j aponais. Les césiums 137 et 134 ont ét é dét ect és dans t ous les échant illons de cet t e espèce prélevés dans les préf ect ures de Fukushima et Ibaraki. Ces radionucléides n’ ont cependant pas ét é dét ect és dans deux échant illons prélevés au large. L’ anguille des sables ou lançon j aponais (Ammodyt es per sonat us) est pêchée et consommée par les Japonais aux st ades larvaires et j uvéniles qui sont des st ades pélagiques (qui vivent dans la colonne d’ eau) sur la période j anvier-avril. Les adult es quant à eux vivent enf ouis dans le sédiment du mois de mai j usqu’ au mois de décembre et ne sont plus pêchés, ce qui explique la quasi- disparit ion des données relat ives à cet t e espèce à part ir de f in avril.
Out re les concent rat ions dans les anguilles des sables, la f igure 10 mont re l’ évolut ion des concent rat ions pour les deux isot opes du césium chez d’ aut res espèces qui f ont l’ obj et de prélèvement s réguliers. Il est dif f icile de dist inguer une évolut ion t emporelle de la cont aminat ion des poissons, compt e t enu de la grande dispersion des résult at s obt enus. Tout ef ois, les f lét ans, les raies et dans une moindre mesure les grondins, t ous caract érisés par un mode de vie en f ort e relat ion avec le sédiment , se sit uent plut ôt dans les valeurs élevées de la gamme de concent rat ion en césium observée au Japon.
Out re les poissons, il est à not er que les échant illons d’ oursins, d’ ormeaux et de palourdes prélevés dans la préf ect ure de Fukushima peuvent également at t eindre des niveaux élevés.
En ce qui concerne l’ iode 131, il n’ est plus dét ect é dans les organismes depuis la mi-j uin (f igure 10), conf ormément à son évolut ion dans le milieu environnant (voir le paragraphe 1. 2).
Iode131 ( Bq/ kg f rais)
0,1 1 10 100 1000 10000 100000
18/ 03/ 2011 07/ 04/ 2011 27/ 04/ 2011 17/ 05/ 2011 06/ 06/ 2011 26/ 06/ 2011 16/ 07/ 2011 05/ 08/ 2011 25/ 08/ 2011 14/ 09/ 2011 Ayu
Saumons Ainam e
Anguilles des sables ( Lançon) Congr es
Eper lan Flét ans Gr ondins Maquer eaux raie Sar dines Or meaux Oursins Palourdes
Figure 10 - Évolut ion t emporelle des concent rat ions en iode 131 (Bq/ kg) dans quelques produit s de la mer. Les marques roses correspondent à des espèces amphihalines qui ont ét é
pêchées principalement en rivière.
3. 3. Concent rat ions observées chez les poissons amphihalins pêchés en eau
douce
Les données acquises sur les poissons amphihalins concernent l’ Ayu-sweet f ish (Pl ecogl ossus al t i vel i s), espèce amphidrome4 et les saumons, essent iellement le saumon masou (Onchor ynchus masou), espèce anadrome5. Les échant illons les plus marqués ont t ous ét é récolt és dans des rivières de la préf ect ure de Fukushima, ce qui est à met t re direct ement en relat ion avec des niveaux de cont aminat ion import ant s de ces milieux.
3. 4. Évolut ion at t endue pour les espèces marines
De manière générale, ce sont les poissons qui seront à moyen et long t ermes les meilleurs indicat eurs de la cont aminat ion en césium dans le domaine marin. En ef f et , le césium présent e des f act eurs de concent rat ion plus élevés chez les poissons et mont re une t endance à augment er pour les espèces les plus élevées dans la chaîne t rophique. En conséquence, si à court t erme, les concent rat ions les plus élevées sont plut ôt t rouvées chez les espèces sit ués au début de la chaîne aliment aire, à plus long t erme, une f ois que le t ransf ert dans les dif f érent s maillons des réseaux t rophiques sera ef f ect if , ce seront les prédat eurs en haut de la chaîne aliment aire qui devraient présent er des niveaux plus élevés. Ces niveaux devraient êt re d’ aut ant plus élevés pour les espèces ayant un mode de vie en f ort e relat ion avec les sédiment s et ayant leur habit at proche de la zone cont aminée.
Ainsi, même si la cont amination en césium dans l’ eau de mer a fort ement diminué à proximit é de la centrale de Fukushima Dai-ichi, il est j ustifié de maint enir une surveillance des espèces marines pêchées dans les eaux litt orales de la côte nord-est du Japon.
4 Une espèce amphidrome se déplace ent re eau de mer et eau douce mais pas pour des besoins de reproduct ion
5 Une espèce anadrome vit en eau de mer et se reproduit en eau douce
