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Retombées des essais nucléaires

Les retombées au sol

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Les particules radioactives libérées dans l'atmosphère retombent sur l'ensemble du globe

A chaque explosion aérienne, des particules radioactives sont libérées dans l'atmosphère à une altitude qui dépend des conditions du tir. Elles y séjournent de quelques heures à quelques mois avant de retomber au sol. Compte tenu de la répartition des sites, du nombre d'essais et de la variété de puissance des tirs, les dépôts affectent la planète toute entière.

Libération des radionucléides dans l'atmosphère

Lors d'une explosion nucléaire, les produits de fission, l'uranium et le plutonium résiduels ainsi que les matériaux de construction de l'engin, sont portés à très haute température. Une « boule de feu » se dilate et monte, formant le champignon caractéristique. Selon la puissance et l'altitude du tir, la tête du champignon reste dans la troposphère ou s'élève dans la stratosphère (la troposphère et la stratosphère correspondent aux deux premières couches de l'atmosphère). La puissance des essais a été très variable, mais également l'altitude des tirs, puisqu'ils étaient réalisés au sol ou sur une barge en mer, au sommet d'une tour, sous un ballon ou encore par largage en haute atmosphère depuis un avion.

Libération des radionucléides dans l'atmosphère lors d’un essai nucléaire.L. Stefano – IRSN
Libération des radionucléides dans l'atmosphère lors d’un essai nucléaire

 

La haute stratosphère s'étend jusqu'aux environs de 50 km d'altitude. La zone de séparation entre troposphère et stratosphère varie selon la latitude. Elle commence à 10 km d'altitude dans la région polaire et 17 km dans la région équatoriale. La tête du champignon pénètre dans la stratosphère quand la puissance du tir dépasse 20 kT. Elle devient essentiellement stratosphérique à partir de 150 kT et atteint 25 km de hauteur au-dessus de 1 Mt.

 

Retombées des radionucléides

Retombées locales : Les débris les plus lourds se déposent par gravité dans un rayon de quelques dizaines à quelques centaines de kilomètres autour du site de tir.

Retombées troposphériques : Les produits de fission et d'activation libérés dans la troposphère y séjournent jusqu'à 30 jours avant de se déposer au sol. Pendant cette période, ils sont transportés sur des milliers de kilomètres par les vents dominants qui les dispersent autour de la latitude du tir. Les délais de transport étant relativement courts, les retombées dites « troposphériques » contiennent la majeure partie des radionucléides, y compris ceux à vie courte (Iode 131, Baryum 140, Ruthénium 103, etc.).

Retombées stratosphériques : Les particules libérées dans la stratosphère redescendent par gravité dans la troposphère en 2 à 12 mois dans les régions polaires, et en 8 à 24 mois dans les régions équatoriales. Ce délai entraîne une bonne homogénéisation des radionucléides et la disparition de ceux à vie courte. Les retombées dites « stratosphériques » ne contiennent donc que les radionucléides à vie longue (Césium 137, Strontium 90, etc.).

 

Les retombées radioactives sont plus importantes dans la zone située entre le 40e et le 50e degré de latitude nord

En raison de la localisation des sites de tir, l'hémisphère Nord a reçu 75% des retombées radioactives totales. Les grandes circulations des masses d'air ont concentré les dépôts dans les régions tempérées, notamment dans la bande comprise entre le 40e et le 50e degré de latitude, où se trouve la France.

 

Transport des particules libérées dans la troposphère

Les particules libérées dans la troposphère (couche basse de l'atmosphère) sont transportées sur des milliers de kilomètres par les vents, qui les dispersent autour de la latitude des tirs.

Par exemple, pour le tir chinois du 16 octobre 1980 qui a lieu à Lop Nor à 40 degrés de latitude nord, le panache de particules radioactives s’est déplacé vers l'est, au gré des vents dominants, en restant essentiellement entre le 30e et le 50e degré de latitude. Il est passé au-dessus de la France entre le 22 et le 23 octobre 1980.

La France a été concernée par les retombées de nombreux tirs puisque le site américain du Nevada et le site russe de Semipalatinsk sont situés respectivement à 37 degrés et 52 degrés, des latitudes voisines de la nôtre.

Progression du nuage radioactif troposphérique consécutif au tir chinois du 16 octobre 1980.L. Stefano – IRSN
Progression du nuage radioactif troposphérique consécutif au tir chinois du 16 octobre 1980

 

Transport des particules libérées dans la stratosphère

Les particules libérées dans la stratosphère s'homogénéisent à l'échelle du globe, tout en redescendant progressivement par gravité dans la troposphère. Là, elles sont entraînées par des circulations d'air (cellules convectives) qui limitent les échanges entre les hémisphères et concentrent les retombées dans les régions tempérées, notamment entre le 40e et 50e degré de latitude. En raison de la répartition des sites de tirs, l'hémisphère nord a reçu 75% des retombées radioactives. La bande comprise entre le 40e et 50e, où se trouve la France, est la plus touchée, avec 17% des retombées.

Répartition mondiale des retombées de strontium 90 en fonction de la latitude.L. Stefano – IRSN 

Répartition mondiale des retombées de strontium 90 en fonction de la latitude

 

A noter que les particules radioactives constituent d'excellents traceurs pour l'étude des mouvements de l'air. Dans ce cas particulier, les retombées des essais ont permis de mieux connaître le fonctionnement des circulations d'air (cellules convectives de Hadley et Ferrel, qui caractérisent la circulation générale des masses d'air stratosphériques).

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