Edofu, l’étude de la dosimétrie externe dans la région de Fukushima

​Dernière mise à jour en mars 2016

L'Étude de la dosimétrie externe dans la région de Fukushima (Edofu) était une recherche de l'IRSN (2014-2016) dont l'objectif était de mieux quantifier l'évolution (spatiale et temporelle) des débits de dose ambiants dans la région de Fukushima suite à l'accident nucléaire de 2011.

L'accident de Fukushima-Daiichi survenu en 2011 a conduit à des rejets massifs de substances radioactives dans l'atmosphère. Ils ont contaminé de vastes territoires continentaux, entraînant une exposition des populations locales à des radionucléides, par irradiation externe ou ingestion d'aliments contaminés. Les zones les plus fortement contaminées se situent dans un rayon de 80 km autour du site accidenté, principalement par des radioisotopes du césium.

De nombreuses campagnes de mesure se sont succédées et ont permis de mieux caractériser la distribution spatiale et l'évolution temporelle de l'état radiologique des différents écosystèmes terrestres de Fukushima. Ces mesures ont révélé plusieurs éléments importants :

• une forte variabilité spatiale des dépôts et débits de dose ambiants (intensité, composition isotopique), résultant notamment de l'hétérogénéité des paysages et des conditions météorologiques ;
• une importante diminution des débits de dose ambiants (décroissance annuelle évaluée à près de 40 % en 2011 et 2012), contrastée géographiquement du fait du caractère relativement récent de l'accident, mais aussi en raison d'autres facteurs d'origine naturelle ou anthropique.

Le programme Edofu visait à mieux quantifier, comprendre et modéliser l'évolution spatiale et temporelle des stocks (Bq/m²) de césium ainsi que leurs débits de dose ambiants (Bq/m²/s) dans les zones habitées et espaces agricoles ou forestiers de la région de Fukushima. Cet objectif impliquait d'étudier la dissémination de la contamination à moyen terme, sous l'effet :

• d'une part, des processus de migration et transfert des radioéléments au sein des écosystèmes ;
• d'autre part, des actions de réhabilitation.

• l'analyse fine des mesures radiologiques et dosimétriques disponibles,
• la modélisation intégrée des transferts et débits de dose ambiants à l'échelle du paysage et sur le moyen terme.

Les recherches se sont focalisées sur la zone des 80 km autour du site de Fukushima-Daiichi et les simulations prévisionnelles portent sur la période 2014-2023. Cette échelle de prévisions (moyen terme) correspond au domaine de validité des modèles terrestres dans la plateforme Symbiose utilisée pour les simulations. Seuls les émetteurs gamma encore présents dans la région de Fukushima ont été pris en compte dans les modélisations et sur le terrain, soient le Cs137 et le Cs134.

Les facteurs et processus environnementaux impliqués dans la diminution des débits de dose ambiants n'ont pas été clairement identifiés. En effet, d'autres processus que la décroissance physique des radionucléides y participent de manière significative. Ces processus d'origine naturelle et sans doute anthropique y contribuent pour moitié, soit 20 % de décroissance annuelle. Des analyses préliminaires  ont montré que ce taux de décroissance semblait bien corrélé avec l'occupation du sol ; Edofu a permis de compléter ces analyses.

Les surfaces terrestres ontété modélisées en distinguant les milieux forestiers (70 % de la superficie de Fukushima), agricoles (rizières principalement ainsi que parcelles maraîchères, vergers et pâturages) et milieux fortement anthropisés (zones urbaines essentiellement). Ont également été pris en compte les processus de dépôt atmosphérique sec et humide ainsi que les eaux de surface (rivières, lacs et autres retenues d'eau) dont on considère par simplification qu'elles n'apportent plus de contribution significative au débit de dose ambiant. Ainsi, Edofu a étudié plusieurs phénomènes :

• les dépôts atmosphériques sec et humide sur les sols, végétaux (forêts, cultures prairies) et surfaces anthropiques (bâti, route, etc.) ;
• l'ensemble des processus de recyclage au sein des milieux agricoles et forestiers ;
• les processus de  décontamination des milieux urbains sous l'effet du pluvio-lessivage, notamment ;
• l'exportation de la contamination par ruissellement et érosion hydrique, du paysage terrestre vers les sous-sols et les eaux de surfaces.

Les actions de réhabilitation des territoires contaminés, déjà engagées (2011-2015) ou susceptibles de l'être (2015-2023) ont également été étudiées en caractérisant leur incidence sur :

• les niveaux de contamination ;
• le niveau d'irradiation ambiante à l'échelle d'une parcelle ou d'un site extrapolée à l'échelle régionale à l'aide de la modélisation.

Les débits de dose ambiants ont été étudiés à l'échelle d'une parcelle ou d'un site, puis extrapolés par modélisation aux échelles spatiales supérieures.

Les années 2014 et 2015 ont été consacrées d'une part à l'analyse spatio-temporelle détaillée des campagnes de mesure radiométrique et d'autre part, au développement puis à l'utilisation du simulateur d'Edofu dans la plate-forme Symbiose. Ces travaux ont fait l'objet d'une publication et de trois communications orales en congrès (cf. références ci-dessous).

Références

• Gonze M.-A., Mourlon C., Calmon P., Manach E., Debayle C., Baccou J. (2015). Modeling the Dynamics of Ambient Dose Rates Induced by Radiocaesium in the Fukushima Terrestrial Environment. Journal of Environmental Radioactivity 215: 1−13
• Gonze M.-A., Calmon P., Mourlon C., Manach E., Debayle C., Hurtevent P., Coppin F., Thiry Y. (2015). Regional Modeling of Radiocaesium Dynamics and Associated External Doses in Fukushima Forests. Communication orale invitée at ICOBTE Conference (Fukuoka, Japon, June 2015)
• Gonze M.-A., Mourlon C., Calmon P., Manach E., Debayle C., Baccou J. (2015). Assessment Study of Ambient Dose Rates Dynamics in the Fukushima Terrestrial Region. Communication orale at ERMSAR Conference (Marseille, France, March 2015).
• Gonze M.-A., Calmon P., Mourlon C., Hurtevent P., Coppin F., Simon-Cornu M. (2014).  Modelling of Radionuclides Transfer and Ambient Dose Rates in Fukushima Forest Ecosystems: a Preliminary Study. Communication orale à IUFRO Conference (Salt Lake City, USA, October 2014).