Aktis n°27 sep/oct/nov 2017
Aktis n°27 sep/oct/nov 2017
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°27 de sep/oct/nov 2017

  • Périodicité : trimestriel

  • Editeur : Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire

  • Format : (150 x 210) mm

  • Nombre de pages : 12

  • Taille du fichier PDF : 3,7 Mo

  • Dans ce numéro : modéliser le transfert du tritium dans l'environnement pour évaluer son impact.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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(3) Il est basé sur le calcul d’une vitesse d’échange à l’interface air/feuilles supposée égale à l’inverse de la somme de résistances, dont la résistance aérodynamique et la résistance stomatique (analogie électrique). (4) Selon une version simplifiée d’un modèle écophysiologique connu (PASIM, développé par l’INRA) et adapté au modèle TOCATTA. (5) Approche écophysiologique PlantMod pour la photosynthèse foliaire. PUBLICATIONS Maro D. et al. « The VATO project : An original methodology to study the transfer of tritium as HT and HTO in grassland ecosystem » Journal of Environmental Radioactivity, 2017, 167 : 235-248. Le Dizès S. et al. « The VATO project : Development and validation of a dynamic transfer model of tritium in grassland ecosystem » Journal of Environmental Radioactivity, 2017, 171 : 83-92. 8 Aktis n°27 – automne 2017 Une attention particulière a été apportée, lors des manipulations au laboratoire, à la lyophilisation des échantillons et à leur réhydratation par de la vapeur d’eau de l’air exempte de tritium. Processus éco-physiologiques En parallèle, le modèle TOCATTA-χ a été développé pour simuler les transferts du tritium au sein du système air-végétation-sol. Plusieurs sous-modèles (modules) ont été créés sur un principe mécanistique décrivant les processus écophysiologiques tels que la photosynthèse, la respiration, la croissance et la sénescence, ainsi que l’influence de l’environnement (climat, air, sol) sur ces processus. Un premier module représente les échanges diffusifs de la vapeur d’eau tritiée entre l’atmosphère et l’eau libre des feuilles, en fonction des conditions météorologiques et des caractéristiques physiologiques de la plante (3). Un second module représente l’apport d’eau tritiée venant des racines. La formation de l’OBT est prise en compte dans un troisième module pour la période diurne en fonction de la concentration de tritium dans l’eau libre des feuilles, des taux photosynthétiques, respiratoires, et de croissance de la plante. Enfin, les échanges diffusifs de HTO entre l’atmosphère et la surface du sol sont pris en compte dans un dernier module comprenant le calcul d’une vitesse d’échange à l’interface sol/air. Les scientifiques ont associé plusieurs modèles existant dans la littérature pour tenir compte des différents aspects de la croissance et de la physiologie des plantes. Ainsi, la croissance de l’herbe est calculée sur une période de temps journalière en relation avec les flux de carbone et d’azote et les densités de biomasse (4). De même, l’extrapolation du taux photosynthétique foliaire (5) à l’échelle du couvert, l’indice de surface foliaire et le schéma de rayonnement ont été estimés d’une manière simplifiée à partir de différentes approches. Correctement modélisés À l’issue de ces développements, le modèle TOCATTA-χ a été alimenté par les données horaires de Concentration de tritium dans l'herbe sous forme d'OBT (Bq L') oc) ; concentrations de HT et de HTO atmosphériques, ainsi que les données météorologiques issues des mesures réalisées sur la zone expérimentale de l’IRSN de La Hague. Les résultats des calculs réalisés sur trois années (juin 2013-juin 2016) montrent que le modèle reproduit correctement les variations de concentration en tritium dans l’eau libre de l’herbe. Ceci indique que les échanges rapides, de l’ordre de l’heure, entre le HTO atmosphérique et les feuilles sont correctement modélisés. Concernant la concentration d’OBT dans l’herbe, la confrontation entre les mesures et le résultat des calculs a montré la nécessité de considérer deux types d’OBT dans l’herbe  : l’un à renouvellement rapide, de l’ordre de l’heure, et l’autre à renouvellement plus lent, de l’ordre de 15 jours. Ces recherches ont permis de développer et de valider le modèle TOCATTA-χ pour évaluer les transferts de tritium à une prairie, l’un des premiers maillons de la chaîne alimentaire humaine. Parmi les voies d’amélioration de TOCATTA-χ, les processus d’évapotranspiration et d’oxydation bactérienne de HT en HTO dans le sol sont actuellement pris en compte dans le cadre de la thèse d’Hugo Renard qui se termine fin 2017. Le modèle TOCATTA-χ sera intégré courant 2018 à la plateforme SYMBIOSE. Par ailleurs, un nouveau projet, LEGATO, a été lancé par l’IRSN et EDF en 2017 pour une période de quatre ans, afin de mieux quantifier le transfert du tritium aux légumes feuilles, fruits et racines. TA adj a oee, e TF 04, TS oc,e Concentrations d’OBT dans l’herbe de la zone expérimentale de l’IRSN de La Hague, mesurées (points verts) et modélisées par TOCATTA-χ (trait noir). IRSN Ts Te
Accident - Rejets - Évaluation du risque FORMATION PAR LA RECHERCHE Vers une ESTIMATION plus réaliste de la DISPERSION DE L’IODE dans l’environnement l'environnement après un ACCIDENT Après un accident nucléaire, la prise en charge des personnes exposées et la gestion des territoires contaminés reposent en particulier sur l’évaluation des rejets de produits radioactifs hors de l’installation. Parmi ces produits, l’un des radionucléides présentant le plus de risque pour la santé humaine est l’iode 131. Sa dispersion dans l’atmosphère est évaluée à l’aide de modèles qui prennent en compte différentes formes physico-chimiques de l’iode, tous isotopes confondus. Mais la modélisation ne tient pas compte de l’évolution au cours du temps de ces formes dans l’atmosphère. De nouvelles thèses vont permettre de rendre plus réaliste l’estimation des rejets pour, in fine, améliorer les prises de décisions. Par ailleurs, un nouveau dispositif a été développé pour surveiller les concentrations en iode radioactif gazeux de manière plus sensible, et a donné lieu à un brevet. Les iodes radioactifs font partie des radionucléides produits par fission nucléaire dans le réacteur et peuvent donc être rejetés lors d’un accident nucléaire. Dans une telle situation et en l’absence de mesure de protection adaptée, l’exposition des populations aux iodes radioactifs, notamment à l’isotope 131, augmente le risque de cancer de la thyroïde, plus particulièrement chez les jeunes enfants. La gestion de l’accident repose dans un premier temps sur la modélisation de la dispersion de ces radionucléides dans l’atmosphère et leur dépôt sur les surfaces continentales ou marines. Cette modélisation est la base de l’évaluation des conséquences environnementales qui guide le choix et la mise en place des mesures de protection des populations. Par ailleurs, des mesures des dépôts dans l’environnement permettent de recaler les résultats de la modélisation et ainsi d’affiner l’estimation des conséquences. Pour l’instant, les modèles prennent en compte l’iode sous forme d’aérosol et sous forme gazeuse organique et inorganique. En effet, chacune a un impact différent en termes de contamination des territoires (1) et de dose radiologique pour la population exposée par inhalation (2). Mais les modèles considèrent que ces formes physicochimiques n’évoluent pas une fois rejetées. Or, une thèse, menée par Julien Trincal, vient de montrer qu’en réalité, les iodes gazeux interagissent fortement avec les éléments présents dans l’atmosphère. Les espèces d’iode gazeux relâchées lors d’un accident grave sont l’iode moléculaire, I 2, et des composés organo-iodés notamment l’iodure de méthyle, ICH 3. Pour développer un modèle de réactivité chimique – ou mécanisme réactionnel – de ces espèces dans l’atmosphère, Julien Trincal a réalisé une revue des données existantes dans la littérature sur les réactions élémentaires impliquant l’iode gazeux et les composés inorganiques et organiques volatils (ou COV (3)). Il a ainsi établi un mécanisme réactionnel global de l’iode gazeux dans l’atmosphère incluant les réactions inorganiques et organiques, soit 246 réactions élémentaires dont 13 réactions de photolyse GLO. Simulations 0D et 3D Ce mécanisme a été intégré dans deux logiciels permettant de réaliser des simulations de l’évolution des formes de l’iode dans l’atmosphère  : simulations 0D (les conditions limites et la composition de l’atmosphère sont imposées, logiciel ASTEC), et simulations 3D modélisant la dispersion des iodes dans l’atmosphère et leur dépôt en tenant compte des conditions météorologiques et de l’évolution de la composition de l’atmosphère (logiciel de chimie transport POLAIR3D, plateforme de calcul Polyphemus pour la qualité de l’air). Les résultats ont montré une réactivité importante des iodes volatils dans l’atmosphère. Celle-ci dépend Université de Lille 1 dans le cadre du laboratoire commun C3R (IRSN – UMR 8522 de l’université de Lille 1). CONTACTS Laurent Cantrel laurent.cantrel@irsn.fr Laboratoire d’expérimentation environnement et chimie – L2EC Olivier Masson olivier.masson@irsn.fr Laboratoire d’étude et d’expertise sur la radioactivité de l’environnement - Leren (1) La vitesse de dépôt varie fortement en fonction de la forme physico-chimique. Cela aboutit par exemple à contaminer les sols à plus ou moins longue distance. Cela influe également sur la concentration et la spéciation chimique des radionucléides auxquels les populations sont exposées. (2) Lorsqu’elles sont inhalées, l’impact dosimétrique chez l’homme des espèces d’iode radioactif dépend de la forme gaz ou aérosol considérée. Dans la plupart des cas, les iodes gazeux conduisent à des coefficients de dose différents et plus élevés que pour les formes particulaires. En ingestion, la forme physico-chimique ne joue pas. (3) Les composés organiques volatils comprennent de nombreuses substances ayant pour point commun d’être des composés du carbone et d’être volatils à température ambiante. Aktis n°27 – automne 2017 9



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