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Les programmes de recherche initiés après l'accident

Les avancées de la radioprotection après l'accident de Tchernobyl

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​​​​(Mise à jour) Pour un bilan actualisé en 2016, lire notre dossier « Tchernobyl, 30 ans après l'accident nucléaire »​​

​​​​Suite à l'accident de Tchernobyl, l’IRSN a participé à plusieurs actions visant à mieux agir en cas de contamination. 
  

Évaluer et pronostiquer les impacts : le logiciel ASTRAL

Suite à l’accident de Tchernobyl, il est apparu nécessaire de développer des modèles et des outils de calculs associés permettant d’évaluer et de pronostiquer les conséquences pour l’homme et pour l’environnement d’un rejet accidentel de radionucléides dû à un accident grave. Le code ASTRAL, développé par l’IRSN, effectue ces calculs complexes.

Couplé à un code de dispersion atmosphérique des rejets (CONRAD), ASTRAL est utilisé de manière opérationnelle, au Centre Technique de Crise de l’IRSN lors d’exercices de crise. Ces outils sont destinés d’une part à fournir des éléments d’aide à la décision aux autorités durant la période d’urgence (c'est-à-dire pendant l’accident) et d’autre part, sur le plus long terme, à soutenir la réhabilitation des territoires contaminés.

Principales voies de transfert et d'exposition à partir d'une centrale nucléaire  

Principales voies de transfert et d'exposition

 

C’est dans cet esprit que le code ASTRAL a été développé, pendant les années 1990. Il vise à quantifier les transferts d’éléments radioactifs dans les écosystèmes agricoles : évolution, dans le temps et dans l’espace, des niveaux de contamination de la chaîne alimentaire et de l’impact radiologique sur l’homme si ce dernier venait à consommer des denrées contaminées. 

Les personnes et les milieux peuvent en effet, être affectés par de nombreuses voies, directes ou indirectes. Les voies terrestres débutent avec les végétaux en place et le sol qui les soutient. Certaines de ces plantes cultivées (fourrages) sont consommées par les animaux d'élevage, aboutissant à la contamination des produits animaux (lait, viande).

Pour en savoir plus sur ASTRAL, lire la page de présentation dans la rubrique « La Recherche »


Comportement des radionucléides dans l’environnement : le projet RESSAC

L’accident de Tchernobyl est venu renforcer la pertinence d'un projet installation expérimentale pour mieux comprendre les conséquences sur l’environnement, et plus particulièrement sur les sols cultivés, de rejets radioactifs dans l’air. Le projet RESSAC (Réhabilitation des Sols et des Surfaces en cas d’Accident) était né.

Une installation expérimentale est alors construite sur le site de Cadarache. Elle comprend quatre serres dans lesquelles climat (température, hygrométrie, radiation lumineuse) et conditions hydriques (pluies) peuvent être simulés. Chaque serre peut recevoir trois monolithes de sol (12 tonnes) prélevés en bloc sans détruire la stratification naturelle. La simulation d’une contamination accidentelle est réalisée au moyen d’un four à induction qui produit des aérosols similaires à ceux qui seraient rejetés dans l’environnement suite à un accident grave survenant dans un réacteur à eau pressurisée (REP) avec fusion du cœur.

L’installation expérimentale ainsi réalisée voit se succéder deux projets menés dans le cadre des 3ème et 4ème Programmes Cadres européens de Recherche et Développement (PCRD) et d’un programme de collaboration avec EDF.

En 1995, sept sols issus de différents pays européens ont été étudiés. Le programme RESSAC a permis d’étudier la proportion de radionucléides qui pénètre principalement par les feuilles. On a déterminé ainsi des paramètres directement utilisables dans des modèles informatiques qui calculent le transfert des radionucléides dans l’environnement. Sur la période 1997-2000, les études ont essentiellement porté sur la migration des radionucléides dans les sols et l’absorption des radionucléides par les plantes par les racines.

Les principales conclusions de ces différents programmes sont les suivantes :

  • la composition physico-chimique de l’eau contenue dans le sol joue un rôle primordial dans le transfert des radionucléides vers les plantes ;
  • dans les sols agricoles typiques de l’Europe de l’ouest, la migration en profondeur du césium 137 et du strontium 90 demeure très faible, la contamination restant confinée dans les premiers centimètres du sol ;
  • le type de sol et le climat influencent le transfert entre le sol et la plante à travers la composition chimique de l’eau contenue dans le sol, qui se trouve elle-même soumise aux propriétés physiologiques des plantes ;
  • le transfert des radionucléides entre le sol et les plantes varie à court terme sous l'influence de régulations physiologiques de l’absorption racinaire d’une part, et de modifications des conditions hydriques du sol d’autre part ;
  • l’amélioration des prédictions de migration repose largement sur une compréhension plus approfondie de la « biodisponibilité » des radionucléides dans la couche superficielle des sols où se développe le vivant ;
  • enfin, ces programmes ont permis de déterminer de nombreux paramètres (coefficients de transfert par exemple entre le sol et la plante ou l’atmosphère et la plante) qui ont été incorporés dans des modèles prédictifs d’évaluation des transferts des radionucléides dans l’environnement (essentiellement la chaîne alimentaire) actuellement utilisés.

 

L’emploi de la pectine

En avril 2005, l’Ambassadeur de France en République de Biélorussie a sollicité l’IRSN pour que soit engagée une évaluation pluraliste de l’efficacité de la pectine pour abaisser le niveau de contamination des enfants vivant dans les territoires touchés par les retombées radioactives consécurtives à l’explosion du réacteur n°4 de la centrale nucléaire de Tchernobyl.

Cette demande faisait suite à une présentation au comité d’approbation du programme CORE. Le Professeur Vassili Nesterenko, membre de l’Académie Nationale des Sciences de Biélorussie, y soutenait l’utilisation de la pectine. Or, de fortes divergences de points de vue sont apparues au sein du Comité sur l'efficacité de la pectine comme additif alimentaire dans les territoires contaminés par le césium.

La démarche de l’IRSN a consisté à réaliser un état des lieux afin de disposer d’un ensemble cohérent de données, cette analyse s’est intéressée non seulement au rôle de la pectine sur le césium, mais également à ses autres utilisations chez l’homme. Une analyse bibliographique a été réalisée à partir de 48 documents publiés dans des revues scientifiques internationales. Ont également été pris compte 6 rapports non publiés dans de telles revues, mais présentant un intérêt particulier ; certains faisant état de recommandations émises par les ministères russe et biélorusse en charge de la santé publique. En particulier, tous les documents transmis par le Professeur Vassili Nesterenko à l’Ambassadeur de France ont été traduits et analysés.

Il ressort de cette étude documentaire que la question du rôle de la pectine sur la prise en charge des contaminations par le césium 137 demeure une question ouverte. Les documents analysés ne permettent pas de confirmer ou d’infirmer son rôle dans une telle indication. Seules des études expérimentales sur modèle animal ainsi que des études cliniques fourniront les informations indispensables à l’évaluation du rôle que la pectine pourrait jouer chez les enfants vivant sur les territoires contaminés par les rejets de la centrale nucléaire de Tchernobyl.

En janvier 2006, le Directeur Général de l’IRSN a proposé à l’Ambassadeur de France en République de Biélorussie que soit organisée une réunion à Minsk faisant le point sur le sujet avec les différentes parties prenantes. Cette réunion a été présidée par le Docteur Frédéric Bois, délégué scientifique au sein de la direction des risques chroniques de l’institut de l’environnement industriel et des risques (INERIS), personnalité scientifique de haut niveau qui n’avait pas eu à prendre position sur la question traitée.


Contre-mesures dans les milieux agricoles et naturelles

La plus grande partie des zones contaminées par l'accident de Tchernobyl étaient et restent à usage agricole ou font partie de l'environnement naturel de l'homme. Aussi, en Biélorussie, en Russie et en Ukraine, une large gamme de contre-mesures a été développée et mise en oeuvre. Leur efficacité dépend de nombreux facteurs tels que le type de dépôt radioactif, les caractéristiques des sols et des plantes, etc. Par conséquent, une compilation d'informations concernant ces contre-mesures revêtait une importance capitale.

L'action « contre-mesures dans les zones naturelles et agricoles » du programme « Conséquences radioécologiques de l'accident » de l'Initiative Franco-Allemande (IFA) a évalué l'efficacité des contre-mesures dans les écosystèmes correspondants et d'en regrouper les résultats dans une base de données structurée. Celle-ci est intégrée à une base générale REDAC (RadioEcological Database After Chernobyl) constituée dans le cadre du programme Radioécologie.


La base de données

La base de données « contre-mesures dans les zones naturelles et agricoles » est un produit pluridisciplinaire. Elle inclut des données concernant 5 261 expériences réalisées entre 1987 et 1999 dans des zones contaminées. Elle est constituée de cinq modules : production de plantes, alimentation du bétail,écosystèmes forestiers et de prairie, systèmes hydrologiques, traitements technologiques.

Les informations de la base de données proviennent d’essais en laboratoire conçus pour analyser ces contre-mesures. La baisse d'activité spécifique dans les produits alimentaires est le critère le plus important pour évaluer l'efficacité des contre-mesures.

La base de données « contre-mesures » ainsi élaborée contient des informations précieuses pour les chercheurs et les instances décisionnaires quant aux contre-mesures mises en œuvre après l'accident. À partir des données réunies, il est possible d'analyser les facteurs naturels et humains déterminant la contamination radioactive des substances alimentaires. Il est également possible d'évaluer l'efficacité des contre-mesures en fonction des conditions spécifiques du site, de prédire le degré de contamination des produits alimentaires et de justifier la mise en oeuvre de contre-mesures.


Quelques résultats

  • Production de plantes

Le changement de culture et la fertilisation constituent les contre-mesures les plus efficaces. Le facteur de réduction [1] en radionucléides varie dans la plage 3,0 – 9,0, selon les sols et les produits. Le recours aux engrais potassiques sur les sols à faible teneur en potassium est d'une grande efficacité, alors que les sols dont la teneur en potassium est suffisante ne présentent pas de réduction supplémentaire de l'activité spécifique.

Avec l'emploi d'insecticides, d'herbicides et de fongicides, le facteur de réduction varie de 1,2 à 1,6, alors que le rendement et la qualité des cultures augmentent. Le travail mécanique des surfaces et de la couche racinaire sont les contre-mesures les plus efficaces dans les prairies contaminées . En moyenne, le coefficient de réduction pour l'activité du césium 137 dans l'herbe est de 4 après séparation de la couche racinaire dans les pâturages et de16 à 20 après labourage.

  • Alimentation du bétail

Il est possible de réduire l'assimilation et l'accumulation des radionucléides chez les animaux en utilisant des produits chimiques et des sorbants. L'efficacité dépend du type et du taux de ces liants chimiques du césium 137. Le coefficient de réduction est compris entre 2 et 6.

D’autres mesures permettent de réduire l'accumulation de radionucléides chez les animaux : fourrage « propre » avant abattage, utilisation rationnelle des pâturages et du foin des prairies, ainsi que le choix du fourrage dans la ration alimentaire animale. L'efficacité de ces contre-mesures varie considérablement. Ainsi, le coefficient de réduction évolue sur une plage comprise entre 2 et 15.

  • Écosystèmes forestiers

La restriction d'accès s'est avérée extrêmement efficace peu après l'accident, mais cette efficacité a décliné dans le temps. Les restrictions de la durée de travail des ouvriers forestiers et l'utilisation limitée des produits forestiers tels que le bois, les champignons, les baies et les herbes médicinales ont également permis de réduire considérablement l'exposition aux rayonnements. Les mesures agrochimiques dans les écosystèmes forestiers sont efficaces mais d'un coût élevé. Il est donc difficilement envisageable des les mettre en œuvre à grande échelle.

  • Transformation technologique des produits

Elle peut améliorer de façon importante la qualité des produits alimentaires. L'efficacité dépend du type de traitement et varie fortement. Par exemple, la transformation du lait en beurre et en caséine élimine 50 % à 98 % du césium 137 ou du strontium 90.  

La base de données contient également un grand nombre d'informations et de données sur les contre-mesures administratives et hydrotechniques visant à réduire la contamination radioactive des ressources hydriques.

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1- Le facteur de réduction (RF) est défini comme le rapport de l'activité spécifique initiale à l'activité spécifique après application de la contre-mesure. Par exemple, un facteur de réduction de 2 signifie que l'activité dans la plante a été réduite de 50% par l'application de la contre-mesure.

 

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