Savoir et comprendre

Résumé

Des études de terrain

01/10/2021

Des études de terrain

Pour mieux évaluer l’impact des rejets de la centrale nucléaire sur son environnement et améliorer les codes de calculs de l’IRSN, destinés à prédire ou à reproduire le transfert de la radioactivité depuis les points de rejets des effluents radioactifs dans les différents milieux de l’environnement (atmosphérique, terrestre et aquatique), des prélèvements d’échantillons ont été effectués à proximité et à distance du site.

Milieu atmosphérique

le fonctionnement d’une centrale nucléaire entraine des rejets d’effluents radioactifs dans l’air, essentiellement du tritium (3H) et du carbone 14 (14C).

Etude des niveaux de tritium dans l’air : L’IRSN a mené entre janvier et octobre 2019, avec la collaboration ¹ des acteurs locaux et de l’exploitant, une campagne de mesure des niveaux de tritium présent dans la vapeur d’eau de l’air, à distance et à proximité du site.

Cette étude a pour objectifs :

d’acquérir des connaissances plus précises sur l’influence des rejets en tritium d’une centrale nucléaire
de déterminer la variabilité des niveaux de tritium dans l’air autour de ce site et d’expliquer ainsi la grande variabilité des teneurs en tritium dans les végétaux, phénomène observé dans le cadre de la surveillance régulière
de tester l’adaptation des codes de calculs utilisés par l’IRSN aux spécificités de ce site
de contribuer à l’étude du transfert du tritium aux végétaux ainsi qu’à l’estimation de l’exposition par inhalation des populations avoisinantes.

Dans ce cadre, des dispositifs innovants de piégeage passif ² de la vapeur d’eau de l’air ont été déployés sur une quinzaine de points de prélèvements entre un et huit kilomètres autour du CNPE. De plus, un appareil permettant de déterminer les contributions des différentes formes chimiques du tritium a été installé à un kilomètre du site sous les vents dominants. Ces dispositifs ont permis, grâce à une fréquence de prélèvement bimensuelle, d’acquérir un peu plus de 260 résultats de mesure.

Un technicien de l’IRSN relève un piégeur passif de tritium - à la station de surveillance AS1 du CNPE EDF de Saint-Alban Saint-Maurice

Etude des niveaux de radioactivité dans les aérosols (particules en suspension dans l’air) :

l’IRSN a mené entre juin et décembre 2019, avec l’appui logistique d’EDF, une campagne de mesures des niveaux de radioactivité dans les aérosols à proximité du site. Cette étude a pour objectif de compléter les connaissances sur les niveaux des différents radionucléides d’origine naturelle ou artificielle présents à l’état de traces dans les aérosols atmosphériques à proximité d’un CNPE.

Dans ce cadre, une station de collecte d’aérosols à grand débit (≈330 m3/h), fonctionnant 24h/24h, a été installée à un kilomètre au sud de la centrale nucléaire sous les vents dominants. Une mesure par spectrométrie gamma à très bas niveau, permettant de quantifier et d’identifier les différents radionucléides présents dans l’air à l’état de traces, a été réalisée sur chaque filtre prélevé hebdomadairement (soit 27 filtres analysés).

Etude des niveaux de carbone 14 dans l’air :

l’IRSN a mené entre février et octobre 2019, avec l’appui logistique d’EDF, une campagne de mesures des niveaux de carbone 14 présent dans l’air à proximité du site.

Dans ce cadre, un dispositif permettant de déterminer les contributions des différentes formes chimiques du carbone 14 a été implanté à un kilomètre sous les vents dominants, qui est l’endroit où sont mesurées les activités les plus élevées des radionucléides rejetés par la centrale nucléaire et présents en quantité suffisante pour être mesurées.

Milieu terrestre :

Les radionucléides rejetés dans l’atmosphère peuvent être captés ou incorporés par les végétaux et entrer ainsi dans la chaine alimentaire.

Etude des niveaux de radioactivité dans les denrées et les végétaux terrestres.

C’est en collaboration avec plusieurs exploitants agricoles, les fédérations de chasseurs et plusieurs riverains, que l’IRSN a pu mener des campagnes de prélèvements de denrées et de végétaux terrestres à proximité et à distance du site.

Deux techniciens de l’IRSN prélèvent des épis de maïs à proximité du CNPE de Saint-Alban Saint-Maurice

Cette étude a pour objectifs :

• de mieux caractériser les activités de certains radionucléides (principalement tritium et carbone 14) dans l’environnement du site ;

• d’améliorer les connaissances sur la répartition spatiale de cette radioactivité en fonction de la distance au site et de l’azimut ;

• de contribuer à l’étude des transferts de ces radionucléides aux végétaux et aux denrées terrestres ;

• de tester l’adaptation des codes de calculs utilisés par l’IRSN aux spécificités de ce site ;

• d’affiner le calcul de l’exposition des populations locales en prenant en compte les activités mesurées dans des denrées consommées localement.

Dans ce cadre, plus d’une centaine d’échantillons de denrées et de végétaux terrestres ont été prélevés : fruits, légumes, viande, fromage, lait, œuf, miel, gibiers, feuilles d’arbres. La localisation des prélèvements a été déterminée après modélisation de la dispersion des rejets atmosphériques de la centrale nucléaire, mais également en fonction de la production locale et des résultats des activités de tritium dans l’air obtenus durant l’étude menée entre janvier et octobre 2019 (cf. paragraphe précédent).

Etude des niveaux de radioactivité dans les plateaux repas

Les données acquises dans les denrées alimentaires produites localement ont été complétées par l’analyse de la radioactivité contenue dans les denrées de plateaux repas (constitués en partie de produits locaux) servis dans certains établissements scolaires de communes proches et éloignées de la centrale nucléaire.

Cette étude a été réalisée sur une semaine en partenariat avec 3 communes (Pélussin, Saint-Maurice l’Exil, Saint-Alban-du-Rhône) et durant laquelle les contenus des plateaux servis chaque jour ont été analysés.

Milieu aquatique : Les rejets d’effluents radioactifs liquides effectués dans le Rhône sont en partie visibles dans la faune et la flore aquatique et se retrouvent potentiellement dans les nappes phréatiques.

Etudes des poissons et de la chaine alimentaire

L’IRSN a dimensionné une étude portant sur la mesure du carbone 14 et du tritium dans les poissons afin de répondre à trois objectifs :

• disposer de mesure de la radioactivité sur des poissons consommés par les riverains afin d’affiner l’exposition des consommateurs. Pour cela des échantillons de poissons ont été fournis par des pêcheurs locaux ;

• savoir si les activités mesurées sur les lots de poissons prélevés dans le cadre de la réglementation témoignent d’échantillons homogènes ou masquent une variabilité individuelle. Ainsi, en 2020, chaque poisson constituant le lot dédié à l’analyse réglementaire a été analysé individuellement pour y mesurer l’activité en tritium et en carbone 14 ;

• améliorer les connaissances sur le transfert du tritium et du carbone 14 dans la chaine alimentaire. Pour cela, des prélèvements et analyses sont réalisés, sur différents maillons de la chaine alimentaire (végétaux aquatiques, petits crustacés, mollusques, poissons juvéniles et adultes). Les résultats obtenus permettront de calibrer les modèles numériques de transfert développés à l’IRSN à partir d’équations théoriques ou d’expérimentations réalisées en laboratoire.

Étude des bio-indicateurs aquatiques pour estimer l’activité des radionucléides présents dans l’eau

Depuis environ trente ans, les végétaux aquatiques sont utilisés comme indicateurs de la radioactivité présente dans I’eau pour certains radionucléides rejetés par les centrales nucléaires (césium 137 et cobalt 58 et 60), en raison de leur capacité à concentrer ces activités. Cependant, la baisse des activités rejetées en milieu aquatique du fait de l’amélioration des process rend plus difficile la détection de ces radionucléides dans les végétaux aquatiques. Néanmoins, les améliorations métrologiques permettent depuis une dizaine d’années de mesurer chaque année l’activité en tritium et carbone 14 dans ces végétaux.

Deux techniciens de l’IRSN effectuent des prélèvements de végétaux - aquatiques (myriophylles) à proximité du CNPE EDF de Saint-Alban Saint-Maurice

Une étude visant d’une part à réactualiser les connaissances sur la pertinence de ces bio-indicateurs à rendre compte des activités de l’eau, d’autre part à améliorer la connaissance sur la réponse de ces bio-indicateurs à des apports ponctuels de tritium et carbone 14 est menée au cours de l’été 2021. Elle consiste à prélever, durant leur période de croissance, des échantillons de végétaux en même temps que des échantillons d’eau pour y mesurer les radionucléides émetteurs gamma, le tritium et le carbone 14. Cette étude est réalisée autour de Saint-Alban ainsi qu’à Arles, où l’IRSN dispose d’une station de prélèvement de grands volumes d’eau du fleuve (station SORA), ce qui permet de mesurer les concentrations des radionucléides, présents en très faible quantité dans l’eau du Rhône, avec une bonne précision.

Etude de suivi du tritium dans l’eau du Rhône

L’IRSN dispose d’un outil de modélisation utilisé pour les études d'impact des rejets de routine ou accidentels en rivière. L’étude proposée vise à calibrer ce modèle à l’aide de données acquises dans le Rhône pour différentes conditions hydrologiques (débit) afin d’améliorer les simulations du transfert des masses d’eau contaminées depuis le point de rejet jusqu’au débouché du Rhône.

Pour cela, l’IRSN a implanté des dispositifs de prélèvements automatiques d’eau du Rhône en amont du CNPE de Saint-Alban /Saint Maurice l’Exil ainsi qu’en aval des CNPE de Saint-Alban/Saint Maurice l’Exil, Cruas-Meysse et Tricastin ainsi qu’à Arles, en aval de toute installation nucléaire et de tous les affluents du Rhône.

Deux approches ont été planifiées :

• suivre un rejet du CNPE de Saint Alban/Saint Maurice l’Exil avec un pas de temps fin (un échantillon prélevé toutes les deux heures, pendant quatre jours) pour caractériser précisément le transport du tritium entre le point de rejet du CNPE de Saint Alban/Saint Maurice l’Exil et Arles.

Cette campagne de suivi a été réalisée en janvier 2021, en condition de débit moyen, et en mai 2021 en période de crue. Une dernière campagne de suivi sera réalisée en fin d’été dans des conditions de faibles débits. Les résultats des deux premières campagnes sont en cours d’analyse ;

• suivre un ou plusieurs rejets du CNPE de Saint Alban/Saint Maurice l’Exil avec un pas de temps plus lâche (un échantillon prélevé toutes les huit heures, pendant vingt-quatre jours) pour vérifier que le modèle permet de suivre les rejets à moyen terme avec, si possible, des variations de conditions hydrologiques.

Etude du carbone 14 dans les cours d’eau

Afin de mieux évaluer la contribution des rejets de carbone 14 de la centrale nucléaire de Saint-Alban/Saint Maurice l’Exil dans les divers compartiments de l’environnement aquatique (eau, sédiments, végétaux aquatiques, poissons…), il est nécessaire de mieux connaître :

• d’une part la variabilité des concentrations en carbone 14 de données acquises hors influence de toute installation nucléaire ;

• d’autre part, les phases porteuses ou de dilution de carbone 14.

Pour cela, une campagne de prélèvement des eaux du Rhône est réalisée durant une phase de rejets d’effluents et simultanément à l’étude sur les végétaux aquatiques. Les échantillons sont prélevés à l’aval de Saint-Alban/Saint Maurice l’Exil et les analyses de carbone 14 sont réalisées sur les phases particulaires et dissoutes du carbone organique et inorganique. Les résultats obtenus devraient permettre de discriminer les apports des industries nucléaires du carbone 14 déjà présent dans l’environnement.

Etude des niveaux en tritium dans les eaux de nappes phréatiques :

En se fondant sur les connaissances relatives à l’hydrogéologie et à l’exploitation des eaux souterraines dans le périmètre étudié, l’IRSN a proposé un programme de surveillance des eaux souterraines.

Cette étude a pour objectifs :

• de rechercher tout indice de radioactivité dans des eaux souterraines potentiellement soumises à l’influence des rejets du CNPE ;

• d’essayer de déterminer la contribution des rejets du site de Saint Alban /Saint Maurice l’Exil comparativement aux autres sources de radioactivité introduites en amont et qui impactent le Rhône

• de mesurer précisément l’activité en tritium des eaux de boissons des communes du périmètre d’étude afin d’affiner le calcul de l’exposition des populations locales.

Pour cela, l’IRSN a réalisé :

• le suivi mensuel de l’activité en tritium de 8 piézomètres sur une durée d’un an (choisis en fonction de leur localisation pour répondre aux objectifs de l’étude)

• une mesure ponctuelle de tritium sur tous les captages d’alimentation en eau potable des communes situées dans la zone des dix kilomètres

• le suivi mensuel de l’activité du tritium des principaux captages de la plaine servant à l’irrigation/aspersion des cultures.

Deux techniciens de l’IRSN prélèvent de l’eau chez un agriculteur de Saint-Maurice et référencent l’échantillon

¹Des dispositifs de piégeage de la vapeur d’eau de l’air ont été disposés chez des agriculteurs, sur des mairies, chez EDF, …

² Dispositif autonome en énergie développé par l’IRSN constitué d’un matériel adsorbant qui collecte la vapeur d’eau de l’air et d’un support d’échantillonnage constitué d’un couvercle et d’une structure intérieure perforée.