Etude de la dynamique de drainage du 137Cs présent sur les bassins versants des cours d’eau français - Etat d’avancement

Françoise Vray, Christophe Debayle, Jean-Michel Métivier
Rapport DEI/SESURE n°2005-01

Un modèle opérationnel décrivant le drainage des radionucléides a été sélectionné à partir d’une synthèse bibliographique. Ce modèle fournit une expression du flux dissous dans les cours d’eau en fonction du débit de la rivière et de l’activité déposée sur le bassin versant. Afin de caler ce modèle pour le ¹³⁷Cs issu de l’accident de Tchernobyl et les principaux cours d’eau français, des séries de données rendant compte de l’évolution temporelle de l’activité du ¹³⁷Cs dans l’eau sont nécessaires. La difficulté inhérente à la mesure de ce radionucléide dans l’eau a conduit à appréhender son activité au travers de celle, plus aisément mesurable, des sédiments et des plantes aquatiques. Des mesures sur ces indicateurs, en amont de tout rejet d’effluents industriels, ont notamment été réalisées depuis 1991 dans le cadre du suivi annuel des centrales électronucléaires françaises. Le modèle de drainage est donc calé essentiellement sur ces données à un facteur multiplicatif près (ce facteur étant un K_D ou un FC). Ceci nécessite cependant quelques adaptations préalables : le K_D étant dépendant des caractéristiques granulométriques des échantillons de sédiments, une standardisation de leur activité sur des critères granulométriques doit être effectuée. Pour les végétaux aquatiques, il est nécessaire de rechercher leur temps de réponse avant de pouvoir caler le modèle.

Les résultats obtenus, sur les plantes comme sur les sédiments, indiquent que pour les grands cours d’eau français, l’activité du ¹³⁷Cs en milieu aquatique diminue depuis 1987 avec une période effective de 4 à 7 ans. Si le niveau de contamination de chaque cours d’eau dépend de la contamination moyenne du bassin versant (dépôt moyen en Bq m^-2), il semble que ce niveau soit également influencé par d’autres paramètres comme la taille du bassin versant, voire certaines caractéristiques des sols drainés. Cette partie de l’étude reste à approfondir. Elle rejoint les travaux menés au LERCM sur la migration des radionucléides dans les sols.

Sur la partie amont du Rhône, les végétaux aquatiques indiquent que le débit joue un rôle de dilution de la radioactivité dissoute, induisant une variabilité autour de la tendance générale à la décroissance évoquée précédemment. Ce résultat ne semble pas généralisable à l’ensemble des sites puisque les données relatives à la Meuse en amont de Chooz témoignent d’une tendance inverse (augmentation de la radioactivité dissoute lorsque le débit augmente).

Une expérience complémentaire effectuée sur l’eau (fraction dissoute et particulaire) durant un cycle hydrologique complet en amont de Creys-Malville a confirmé les résultats précédents relatifs aux modalités d’influence du débit sur l’activité en ¹³⁷Cs dissoute dans le Rhône. Ce type d’expérience a également permis de montrer l’existence d’un équilibre entre activité dissoute et particulaire, c’est-à-dire de montrer la validité du concept du K_D dans ce cas d’étude (les apports de ¹³⁷Cs dissous et particulaire depuis le sol se faisant en régime stationnaire) et d’estimer la valeur de ce K_D pour les matières en suspension. Enfin, par recoupement avec les données sur l’évolution de l’activité des sédiments, une valeur du K_D pour un sédiment standard
contenant 12% d’argiles et 20% de limons est également proposée. De la même façon,des valeurs de facteurs de concentration sont estimées pour les végétaux aquatiques. Ces valeurs permettent in fine d’expliciter le paramètre du modèle de drainage décrivant le niveau de contamination du Rhône par les retombées de l’accident de Tchernobyl. La valeur obtenue apparaît cohérente avec les données issues de la littérature.