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Origines de la radioactivité

Les principaux radionucléides artificiels présents dans l’environnement en France

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Le tritium et le carbone 14

Également produits naturellement dans l’atmosphère par interaction des rayonnements cosmiques et de la matière, et provenant des retombées des tirs, le tritium (3H) et le carbone 14 (14C) figurent parmi les radionucléides les plus rejetés par l’industrie nucléaire.

À l’échelle de la France, la répartition du carbone 14 et du tritium est assez homogène. L’hétérogénéité des retombées des essais nucléaires est sans doute masquée par la composante naturelle prédominante qui est, pour sa part, très homogène. En milieu terrestre, dans les territoires non influencés par les rejets des installations nucléaires, l’activité spécifique exprimée en becquerels de 14C par kilogramme de carbone total est en équilibre avec les composants de l’environnement, et notamment avec le CO2 atmosphérique. En 2009, cette activité spécifique est d’environ 237 ± 6 Bq/kg de carbone, et se rapproche de l’activité atmosphérique avant les essais nucléaires aériens (226 Bq/kg de carbone). En milieu aquatique, le 14C des écosystèmes d’eau douce n’est pas en équilibre avec le CO2 atmosphérique. Les activités y sont plus faibles, de l’ordre de 200 Bq/kg de carbone.

En ce qui concerne le tritium, à l’écart de toute source d’origine anthropique, les activités volumiques sont de l’ordre de un à quelques Bq/L d’eau douce ou par kg frais de denrées et de 0,01 à 0,05 Bq/m3 dans l’air. Cependant, au voisinage de certaines installations nucléaires, sous les vents dominants ou en aval des émissaires de rejet, les activités en 3H et 14C sont quelquefois plus importantes.

Si la plupart des installations nucléaires marquent leur environnement en 14C de manière légère mais visible, seuls les environs de quelques sites nucléaires français présentent des activités en 3H qui sortent nettement du bruit de fond : Valduc, Marcoule, La Hague, Saclay et Bruyères-le-Châtel. Enfin, le 3H a été rejeté par certaines industries qui l’utilisent pour sa luminescence dans les aiguilles de montres ou certains panneaux de signalisation. Par exemple, l’amont du Rhône est ainsi marqué en 3H par les rejets de l’industrie horlogère suisse.

 

Le césium 137

Le césium 137 résulte des essais nucléaires, de l’accident de Tchernobyl et figure également dans les rejets de certaines installations nucléaires : centrales nucléaires, installations de retraitement du combustible usé et centres de recherche. Néanmoins, il n’est presque jamais possible de déceler la part des rejets de ces installations dans l’environnement terrestre car elle est très largement masquée par la rémanence des retombées anciennes.

Après avoir atteint un maximum de 4 000 Bq/m2 en 1963, l’activité surfacique des sols en 137Cs a ensuite lentement diminué après l’arrêt des essais atmosphériques d’armes nucléaires par les américains et les soviétiques, par décroissance radioactive ainsi que par des processus de dilution et de migration. L’accident de Tchernobyl a conduit en mai 1986 à des dépôts supplémentaires de césium 137, hétérogènes sur le territoire.

Aujourd’hui, les activités en césium 137 dans les sols peuvent ainsi varier de près de deux ordres de grandeur en fonction des dépôts radioactifs initiaux : les deux tiers ouest du territoire présentent des dépôts homogènes et inférieurs à 5 000 Bq/m2, alors que dans la partie est du pays, les dépôts sont très hétérogènes et peuvent atteindre 40 000 Bq/m2.

Le césium 137 est également encore mesuré dans l’air en France, à un niveau moyen inférieur à 1 μBq/m3, et dans l’eau de pluie à un niveau de l’ordre de 0,01 à 0,1 mBq/L. Toutefois, cette activité a cessé de diminuer ces dernières années. Un équilibre semble s’être installé entre l’activité qui se dépose à la surface du sol et celle qui est remise en suspension à partir des stocks présents dans les sols et les végétaux. Dans les denrées, les niveaux vont de la limite de détection à plusieurs centaines de Bq/kg frais pour certains champignons.

 

Le strontium 90

Le strontium 90 provient presque exclusivement des retombées des tirs. La contamination surfacique des sols en 90Sr a ainsi augmenté progressivement depuis 1945 pour atteindre un maximum de 2 500 Bq/m2 en 1963. L’arrêt des essais nucléaires a ensuite entraîné une lente diminution par décroissance radioactive, qui se poursuit jusqu’à aujourd’hui. Le strontium 90 reste encore détectable dans les sols, le lait et des échantillons de végétaux. Les niveaux observés dans les denrées sont, en général, de l’ordre de 0,1 Bq/kg frais.

 

Les transuraniens (plutonium, américium)

Les isotopes du plutonium (238Pu, 239Pu, 240Pu et 241Pu) sont issus presque exclusivement des retombées des essais nucléaires atmosphériques et, pour le 238Pu, de la chute du satellite américain SNAP-9A en 1964 dont l’énergie était produite au moyen d’une pile alimentée au 238Pu. Dans les denrées, les activités du 239Pu peuvent atteindre quelques mBq/kg frais, mais restent souvent inférieures à la limite de détection.

Les rejets atmosphériques et liquides passés de plutonium par certaines installations, comme Marcoule ou La Hague, ont conduit à des marquages en 238Pu, 239Pu et 240Pu de leur environnement immédiat par rapport au bruit de fond des retombées anciennes.

L’américium 241 n’était pas présent dans les retombées mais provient de la désintégration du 241Pu. Aussi, son activité augmente régulièrement et atteindra son maximum vers 2036, lorsqu’il n’y aura plus assez de 241Pu pour que la production de 241Am puisse compenser sa lente décroissance radioactive
(de 433 ans de période).

 

Les autres radionucléides artificiels

D’autres radionucléides artificiels sont mesurés de manière plus ponctuelle dans les milieux aquatiques continentaux et marins :

  • sous influence des rejets des installations nucléaires, le manganèse 54 (54Mn), les cobalts 58 et 60 (58Co et 60Co), l’argent 110 métastable (110mAg), l’iode 129 (129I) et très sporadiquement le ruthénium 106 (106Ru) et le césium 134 (134Cs) ;
  • sous influence des rejets hospitaliers, l’iode 131 (131I) dans les matières en suspension (MES) ou dans les végétaux aquatiques.

 

La détection de ces radionucléides est extrêmement rare dans le milieu terrestre si ce n’est à des niveaux proches des limites de détection.

Enfin, l’IRSN a engagé, dans l’environnement proche de La Hague, un suivi des activités volumiques en krypton 85 (85Kr) dans l’air, radionucléide gazeux, dont un premier bilan a été réalisé en 2010.

 

Principaux radionucléides artificiels présents dans l'environnement en France

Radionucléide

Période radioactive

Émissions principales

Principal descendant

Origines principales

3H

12,32 ans

Bêta

3He

Cosmique, essais nucléaires, rejets de l’industrie nucléaire et horlogère

14C

5 730 ans

Bêta

14N

Cosmique, essais nucléaires, rejets de l’industrie nucléaire et de la recherche

60Co

5,27 ans

Bêta, gamma

60Ni

Rejets de l’industrie nucléaire

90Sr

28,78 ans

Bêta

90Y

 Essais nucléaires, rejets de l’industrie nucléaire

131I

8 jours Bêta, gamma

131Xe

Rejets de l’industrie nucléaire et des services de médecine nucléaire

137Cs

30,07 ans

Bêta, gamma

137Ba

Essais nucléaires, accident de Tchernobyl, rejets de l’industrie nucléaire

238P

87,7 ans

Alpha

234U

Essais nucléaires, rejets de l’industrie nucléaire

239+240Pu

24 100 et
6 560 ans

Alpha

235+236U

Essais nucléaires, rejets de l’industrie nucléaire

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