Trois générations d’armes nucléaires

Mis en avant

Fiche technique extraite de l’ACROnique du nucléaire n°46, septembre 1999


Dans cette fiche technique, nous allons tenter de décrire simplement les principes de base des bombes atomiques et montrer les liens avec l’industrie nucléaire. Nous nous limiterons à des principes généraux. Une fois la bombe fabriquée, il faut pouvoir la déployer, la contrôler, la protéger… puis démanteler les bombes et les installations devenues obsolètes et dépolluer les sites contaminés. Selon les audits atomiques indépendants effectués en France et aux Etats-Unis cela représente plus de la moitié des coûts engagés, mais cela dépasse largement notre propos.


Un peu de physique

La Fission

La fission du noyau d’éléments lourds naturels comme l’uranium ou artificiels comme le plutonium entraîne un dégagement d’une grande quantité d’énergie et de particules, comme les neutrons. Cette fission peut être déclenchée par le choc d’un neutron. Une réaction en chaîne se développe alors : la fission émettant des neutrons qui déclenchent d’autres fissions qui vont émettre d’autres neutrons… Si le nombre de neutrons produits est inférieur au nombre de neutrons consommés ou qui s’échappent, la réaction va s’éteindre d’elle même, sauf si elle est entretenue par un apport extérieur de neutrons. Si le nombre de neutrons créés est supérieur au nombre de neutrons consommés, alors la réaction s’emballe et conduit à une explosion. Dans le cas de réactions nucléaires, l’emballement est très rapide et l’énergie dégagée immense, d’où l’intérêt que lui portent les militaires. Enfin, si le nombre de neutrons créés est égal au nombre de neutrons consommés ou s’échappant, la réaction va s’auto-entretenir. Ce régime, dit critique, est celui qui a lieu dans les réacteurs nucléaires. En cas d’explosion, on parle de régime sur-critique et, dans l’autre cas, de régime sous-critique. Les isotopes impairs de l’uranium et du plutonium sont plus facilement fissibles que les isotopes pairs quand ils sont soumis à un flux de neutrons thermiques, comme dans les réacteurs nucléaires classiques, mais avec des neutrons rapides, présents dans les surgénérateurs ou les bombes, tous les isotopes du plutonium ont pratiquement les mêmes propriétés. On appelle masse critique la quantité de matière fissile minimum nécessaire à la sur-criticité.

L’uranium naturel ne contient que 0,72% d’U235, celui qui est le plus fissible, le reste étant essentiellement composé d’U238 qui ne convient pas. Pour faire une arme il faut augmenter cette proportion jusqu’à 80-93%, en utilisant un processus industriel, l’enrichissement, qui est le même que celui utilisé pour la production de combustible civil où la proportion d’U235 varie de 3 à 5%. C’est l’usine de Pierrelatte (d’abord CEA puis COGEMA) qui se charge de cette opération. Le plutonium est produit dans des réacteurs nucléaires par bombardement d’uranium 238 par des neutrons et doit ensuite être extrait du combustible irradié par un processus industriel identique à celui de la technologie civile, à savoir le retraitement. En fonction de la technologie du réacteur et du temps d’irradiation on obtiendra un pourcentage plus ou moins élevé de Pu239, qui est le favori des militaires. Les autres isotopes sont issus de bombardements successifs du Pu239 par des neutrons, quand ils nâentraînent pas une réaction de fission. Pour avoir un pourcentage élevé de Pu239, il suffit d’irradier moins longtemps du combustible dans n’importe quel réacteur nucléaire. Les réacteurs qui fonctionnent à l’uranium naturel en produiront plus. Le manteau des surgénérateurs comme Phénix et ou Superphénix, c’est-à-dire les barres de combustibles qui sont à la périphérie, permet aussi de produire du Pu239 de bonne qualité.

La Fusion

La fusion de deux noyaux légers dégage une plus grande quantité d’énergie, mais il faut comprimer beaucoup plus les gaz utilisés pour que la réaction puisse avoir lieu. Dans les armes thermonucléaires, c’est la fusion du tritium (H3) avec le deutérium (H2) qui est utilisée ; elle produit de l’hélium plus un neutron. L’avantage c’est que ces gaz sont légers et qu’une faible masse est suffisante pour dégager une énergie énorme. La difficulté est liée à l’allumage, des explosifs chimiques classiques n’étant pas suffisants pour atteindre la compression nécessaire.

Le tritium est aussi produit dans des réacteurs nucléaires par bombardement du lithium 6 par un neutron. Le Lithium 6, lui, est présent dans la nature, mais il doit être séparé de son isotope, le lithium 7. En France, c’est la COGEMA qui se charge de cette opération dans son usine de Miramas. L’ensemble du processus de production du tritium reste géré par le CEA dans deux réacteurs à eau lourde (Célestin 1 & 2 à Marcoule). Le deutérium, quant à lui, nécessite de l’eau lourde pour sa fabrication, qui a été importée de Norvège, des Etats-Unis, mais aussi fabriquée en France dans deux usines pilotes qui ne fonctionnent plus (Toulouse et Mazingarbe, Nord). Le site de production du deutérium gazeux à partir d’eau lourde n’est pas connu clairement. Il est possible que le deutérium soit produit au centre civil du CEA de Grenoble, mais également qu’il soit extrait du processus d’extraction du tritium à Marcoule.

Première génération

Les armes de première génération n’utilisent que la fission de noyaux lourds. Deux masses sous critique d’uranium sont regroupées ou une masse de plutonium ou d’uranium est brusquement comprimée à l’aide d’un explosif chimique afin d’en faire une seule masse sur-critique. La réaction en chaîne est généralement amorcée par une source de neutrons qui doit être parfaitement synchronisée avec le passage au régime sur-critique pour avoir le meilleur rendement, mais cela n’est pas une nécessité. Les bombes sud-africaines étaient amorcées par les neutrons du bruit de fond. La puissance de la bombe peut être améliorée grâce à un matériau réflecteur de neutrons, comme le béryllium. Il est relativement facile de fabriquer une bombe atomique de première génération, à condition que l’on possède la matière fissile. Les Etats-Unis n’ont jamais testé la bombe à l’uranium enrichi avant de la larguer sur Hiroshima et n’ont fait qu’un seul essai pour celle au plutonium avant de bombarder Nagasaki. Une équipe de 400 personnes environ a été suffisante à l’Afrique du Sud pour construire six bombes à l’uranium enrichi. La fin des essais nucléaires ne supprime donc pas le risque de prolifération horizontale, à savoir l’émergence de nouvelles puissances nucléaires ou la menace d’un groupe terroriste qui se serait procuré la matière première au marché noir. Une importante question concerne l’utilisation de plutonium issu des réacteurs civils à eau sous pression pour fabriquer ce type d’arme. Pour les partisans du retraitement du combustible irradié, le Pu 240 est indésirable car il risque de déclencher une implosion avant même que la sur-criticité soit atteinte, réduisant ainsi la puissance de la bombe. Cela peut même être un avantage pour fabriquer une bombe rudimentaire, car il nây a pas besoin de source de neutrons pour initier la réaction. Même de puissance réduite, une telle bombe peut faire beaucoup de dégâts. Un autre inconvénient avancé pour le plutonium civil est que le pourcentage de Pu238 est trop élevé (environ 2%, pour environ 0,01% pour du Pu dit militaire). D’une durée de vie relativement courte (88 ans), la désintégration du Pu 238 entraîne un échauffement qui peut endommager les explosifs chimiques. Si la bombe larguée sur Nagasaki avait contenu 2% de Pu 238, elle aurait eu une température de l’ordre de 250°C. Cette montée en température peut néanmoins être réduite des deux tiers à l’aide d’un système de refroidissement en aluminium. Enfin, le troisième argument avancé par les promoteurs du retraitement est que le plutonium civil est beaucoup plus irradiant, entraînant un risque beaucoup plus élevé pour les personnes travaillant à proximité. L’utilisation de cobayes humains par les puissances nucléaires pour tester les effets de la radioactivité laisse penser que cet argument n’est pas forcément un inconvénient majeur… (Note: cette discussion est tirée d’un article de Frank von Hippel, Fissile material security in post-cold-war world, Physics Today, june 1995 et de A.B. Lovins, Nuclear weapons and power-reactor plutonium, Nature, Vol. 283, 28 fev. 1980, p. 817).

Les bombes larguées sur Hiroshima et Nagasaki, avaient respectivement une puissance de 15 et 22 kilotonnes d’équivalent TNT (Note : 1kt = 1012 cal = 4,18 x 1012 J). Les armes à fission pure développées par la suite ont atteint plusieurs dizaines de kilotonnes.

Deuxième génération

Le principe des armes thermonucléaires est simple à comprendre, même si leur réalisation pose de gros problèmes technologiques. Dans les armes à fission dopées (boosted fission), une réaction de fission similaire à celle de l’arme de première génération, déclenche une réaction de fusion du cœur constitué d’un mélange de tritium (H3) et de deutérium (H2). Les neutrons dégagés par la réaction de fusion entraînent une réaction de fission plus complète que celle qui a lieu dans les armes de première génération où une faible portion de la matière fissile est consommée. La performance d’une telle arme dépend essentiellement de l’explosion chimique initiale car il est important que le gaz soit suffisamment comprimé et ne se mélange pas avec le matériau fissible. Cela peut être testé sans enclencher de réaction nucléaire et reste donc possible dans le cadre du “traité d’interdiction des essais nucléaires”, à condition d’avoir une installation permettant d’étudier l’hydrodynamique de l’explosion à l’aide de rayons X : c’est un des buts de l’installation AIRIX du CEA, en construction à Moronvillier, sur le site où ont lieu les essais nucléaires froids. Il est généralement admis qu’Israël, l’Inde et le Pakistan ont atteint ce stade. A noter qu’avec cette technologie, le plutonium, dit de qualité civile, ne change rien, quant à la puissance de l’explosion, mais le plutonium militaire est généralement préféré pour des problèmes de température et de radioactivité. Dans les bombes thermonucléaires ou bombes à hydrogène, une bombe à fission, éventuellement dopée, déclenche l’explosion par réaction de fusion. C’est un mélange de lithium et de deutérium enfermé dans une capsule tampon d’uranium ou de plomb qui est utilisé, le tritium nécessaire à la réaction de fusion étant directement produit lors de l’explosion par le bombardement des neutrons. Il n’y a virtuellement pas de limite à la puissance dégagée par ce type d’arme ; l’essai nucléaire le plus puissant de l’histoire, avec 60 Mégatonnes (60.000 kilotonnes) dâéquivalent TNT due à 97% à la réaction de fusion, a eu lieu en URSS en octobre 1962. Mais, sachant que la puissance dégagée lors de l’explosion est de l’ordre de 1kt/kg, il est possible de faire beaucoup de dégâts avec une bombe de quelques kg. Des efforts constants de miniaturisation ont eu lieu afin de rendre la bombe plus légère et transportable par toutes sortes de vecteurs, en particulier des missiles intercontinentaux.

Il a fallu de longues années de recherche aux Etats-Unis et en URSS pour mettre au point ce type d’armes (Note : voir le dossier de Physics Today, Nov. 1996) ; mais une fois les principes de base connus, il est possible dâaccéder rapidement à cette technologie : la Chine a testé sa première bombe thermonucléaire après seulement 3 essais de première génération, un essai à fission dopée et un essai préliminaire de bombe à hydrogène. Les armes de deuxième génération sont d’une technologie plus élaborée et, malgré deux milliers d’essais nucléaires, le mécanisme n’est pas encore entièrement compris. Les puissances nucléaires déclarées sont probablement arrivées au bout des améliorations possibles et possèdent une bonne maîtrise de la production de ce type d’armes. La fin des essais nucléaires n’est donc pas trop pénalisante pour elles, mais est certainement un frein pour les autres pays. Il est peu probable que de telles armes disparaissent car elles sont sûres et très mortelles. Les réductions effectuées dans les arsenaux concernent essentiellement des armes obsolètes ou dâune utilité devenue douteuse. Le tritium et le Li6 deviennent des éléments stratégiques qui doivent être contrôlés comme les matières fissibles pour éviter la prolifération.

Troisième génération

La troisième génération regroupe des bombes basées sur les technologies précédentes, mais dont certains effets sont accentués ou réduits selon l’utilité stratégique recherchée. Par exemple, la bombe à neutrons, qui émet une grande quantité de neutrons avec une puissance réduite, est supposée être efficace contre une avancée massive de chars. Son utilité tactique est en fait réduite. D’autres améliorations visent à réduire les “effets collatéraux” de la radioactivité émise, là aussi avec des succès limités. A noter que ces améliorations constituent une entorse à la doctrine de dissuasion, étant un premier pas vers une bombe pouvant être utilisée sur le champ de bataille. Ces armes nécessitent de nombreux développements scientifiques et technologiques et l’arrêt des essais nucléaires est un frein à leur développement.

Les différents types de têtes nucléaires en service dans l’arsenal français (1960-1998)

Type
Puissance
Vecteur
Armée
Entrée en service
Retrait du service
AN11
60 kt
Mirage IVA
Air
06/07/63
1973
AN22
70 kt
Mirage IVA
Air
1973
01/07/88
MR31
130 kt
S2 Albion
Air
02/08/71
MR41
500 kt
M1/M1 SNLE
Marine
2/8/1971
1979
AN52
25 kt
Mi3,JagA,SEt
Air
06/04/73
AN51
10/25 kt
Pluton
Terre
3/1974
1993
TN60
1 Mt
M20 SNLE
Marine
23/12/76
TN61
1 Mt
M20 SNLE
Marine
1978
1993
TN61
1 Mt
S3 Albion
Air 
01/06/80
16/09/96
TN70
150 kt
M4A SNLE
Marine
25/05/85
1997 
TN80
300 kt
Mirage IVP
Air
01/09/85
01/07/96
TN71
150 kt
M4B SNLE
Marine
09/12/87
TN81
300 kt
Mirage 2000 N
Air
01/07/88
TN81
300 kt
Super-Etendard
Marine
4/1989
TN90
80 kt
Hadès
Terre
1992
1996
TN75
100 kt
M45 SNLE
Marine
1/1997

AN: fission Pu ; MR : fission dopée Pu ; TN : thermonucléaire (Tiré du site du CDRPC)


Pour en savoir plus

Cette fiche technique est basée sur les références suivantes (sauf les références déjà indiquées) :

* Bruno Barillot, Audit atomique, CDRPC, 187, montree de Choulans, 69005 Lyon (fevrier 1999)

* Stephen I. Schwartz editor, Atomic Audit, Brookings Institution Press, 1775 Massachusetts Ave., N.W. Washington, D.C. 20036 (1998)

* Andre Gsponer et Jean-Pierre Hurni, Fourth generation of nuclear weapons, Technical Report, INESAP, c/o IANUS, Darmstadt University of Technology, D-64289 Darmstadt (mai 1998)

* The military critical technology list, part II : weapons of mass destruction technologies, section V : nuclear weapon technology, Department of Defence, Etats-Unis, fevrier 1998, peut être téléchargé à l’adresse suivante : http://www.dtic.mil/mctl/

Ancien article

Etude des niveaux de radioactivité dans les environs du centre de stockage CSFMA de l’Aube (2012-2013)

Réalisée à la demande de la CLI de Soulaines, cette étude poursuit le travail engagé en 2007 qui avait pour but de dresser un premier bilan environnemental après quinze années d’exploitation du centre de stockage des déchets radioactifs de l’Aube (CSA). Cinq ans plus tard, l’objectif est ici de suivre l’évolution des niveaux de radioactivité rencontrés et de permettre, à partir de nouvelles investigations, d’en élargir la connaissance.

A cette fin, le travail s’est articulé en 4 volets complémentaires visant à connaitre la situation radiologique actuelle et d’en évaluer les évolutions :

  • Volet 1 : Mesures dans l’environnement aquatique et terrestre du CSA et dans ses environs,
  • Volet 2 : Evaluation des niveaux d’irradiations autour du périmètre de l’installation nucléaire,
  • Volet 3 : Implantation de végétaux aquatiques afin d’évaluer la qualité radiologique des eaux de surface,
  • Volet 4 : Bio-surveillance réalisée par les abeilles au travers de l’analyse des produits de la ruche.

Accès au rapport de cette étude :

Rapport de l’étude 2012-2013 (volets 1,2 et 3)

Volet 4 (2012-2017) :

Rapport du volet 4 Biosurveillance par les abeilles (2017)

 

Etude des niveaux de tritium dans les eaux souterraines du Centre de Stockage de la Manche

ACROnique du nucléaire n°102

Résumé non technique

Le suivi de la qualité radiologique des eaux souterraines au droit du Centre de Stockage de la Manche (CSM) constitue un élément essentiel de la surveillance du site. A cette fin, les eaux prélevées à l’intérieur d’un puits de contrôle (piézomètre) se doivent d’être représentatives de l’aquifère concerné au moment du prélèvement.

Dans le cadre de la surveillance réglementaire du site, les prélèvements sont réalisés par l’ANDRA pour chaque piézomètre à une même profondeur, sans purge préalable de la colonne d’eau. Il existe donc une incertitude sur les données fournies par l’exploitant liée à la méthode de prélèvement retenue.

C’est pourquoi, la CLI du CSM a souhaité lancer une étude afin de déterminer si la contamination en tritium est homogène en fonction de la profondeur ou stratifiée et, par extension, de tester la méthode de prélèvement retenue par l’exploitant.

Cette étude a porté sur une sélection de 8 piézomètres dans lesquels un échantillonnage a été réalisé sur quatre profondeurs définies, dont celle sondée habituellement par l’exploitant.

Afin d’étudier l’influence éventuelle de la hauteur de nappe, dont les variations décrivent un cycle annuel, les prélèvements ont été renouvelés chaque trimestre pendant une année.

L’étude réalisée sur l’année 2012 montre que :

Sept piézomètres étudiés sur huit présentent une stratification notable des niveaux de tritium sur l’ensemble de sa colonne d’eau. Les différences observées peuvent atteindre un facteur 87 entre deux profondeurs successives et un facteur 250 le long d’une même colonne d’eau. Cette stratification varie au cours de la l’année.

Cette constatation montre qu’un prélèvement à une profondeur donnée, comme le fait l’exploitant, ne peut être représentatif de l’aquifère étudié et n’apporte donc qu’une information partielle de la situation radiologique présente.

Toutefois si l’existence avérée d’une non homogénéité des niveaux de tritium le long d’une même colonne d’eau a pu être mis en évidence ici, un tel phénomène reste difficile à interpréter. Une poursuite du travail sur une période plus longue complétée par des investigations complémentaires sur un nombre plus important de strates pourrait permettre d’affiner ces premières conclusions.

Pour voir l’intégralité de l’étude ACRO, réalisée à la demande de la Commission Locale d’Information du Centre de Stockage de la Manche, cliquez ici
Pour voir la présentation faite devant la Commission Locale d’Information du Centre de Stockage de la Manche, cliquez ici
Ancien lien

Concentration anormale en tritium dans l’eau de mer à proximité de l’usine Areva

ACROnique du nucléaire n°101

Communiqué de presse

Livre blanc sur le tritium

Contribution de l’ACRO au livre blanc sur le tritium publié par l’Autorité de Sûreté Nucléaire, juillet 2010


Alors que des experts internationaux recommandent de revoir à la hausse l’impact sanitaire du tritium, les rejets en tritium des installations nucléaires ont tendance à augmenter significativement.

L’ACRO qui surveille cet élément depuis des années dans l’environnement, fait pression pour que ces nouvelles données sur son impact soient prises en compte et que les rejets diminuent. Ainsi, elle a participé activement aux deux groupes de travail mis en place par l’Autorité de sûreté nucléaire et a contibué au livre blanc publié sur le sujet.

Les deux textes de l’ACRO dans le livre blanc sont :

Par ailleurs, la synthèse de ces travaux fait clairement apparaître le point de vue de l’ACRO quand il était divergent de celui des exploitants et des autorités. Le livre blanc complet peut être consulté en ligne ici :
http://livre-blanc-tritium.asn.fr

Ancien lien

Appel à s’opposer à l’augmentation des rejets radioactifs dans l’environnement

ACRO
138, rue de l’Eglise
14200 Hérouville St Clair
tél : 02 31 94 35 34
acro.eu.org
CREPAN
154, rue d’Authie
14000 Caen
tél : 023138 25 60
CRILAN
10, rte d’Etang Val
50 340 Les Pieux
tél : 0233 52 4559
Greenpeace
9, rue de l’Union
50100 Cherbourg
tél : 02 33 01 77 43

Version pdf avec une annexe technique

Communiqué de presse commun du 16 février 2010

 Les associations de protection de l’environnement participant à la CLI de la centrale de Flamanville se sont regroupées pour lancer un appel à s’opposer à l’augmentation des rejets en tritium de la centrale nucléaire.

En contradiction avec les engagements internationaux de la France et le principe constitutionnel de précaution, les autorités s’apprêtent à autoriser l’augmentation de rejets radioactifs des installations nucléaires pour un radioélément dont la radiotoxicité est revue à la hausse.

Le tritium, hydrogène radioactif, est presque entièrement rejeté dans l’environnement par les installations nucléaires. Réputé « peu radiotoxique », sa nocivité est revue à la hausse au niveau européen. Les autorités britanniques ont même franchi le pas en faisant leurs les conclusions d’un groupe d’experts qui préconisait de multiplier par deux cette radiotoxicité. Certains experts vont jusqu’à proposer un facteur cinq au vu de l’avancement des connaissances scientifiques.

En toute logique, les autorités devraient imposer aux exploitants du nucléaire de rechercher à réduire les rejets en tritium en réduisant les autorisations de rejet. Mais c’est l’inverse qui est en cours ! Et de façon conséquente.

Les associations réunies par ce communiqué demandent donc aux autorités de renoncer à toute augmentation des rejets en tritium et de s’engager avec les exploitants vers une démarche de diminution continuelle des rejets par les installations nucléaires de base (réacteurs et usines).

Une telle démarche est en cohérence avec,
1) – les accords de Sintra de la convention internationale OSPAR, ratifiée par la France le 29 décembre 1999, qui imposent que les concentrations en substances radioactives dans l’Atlantique Nord tendent vers zéro d’ici 2020.
2) – le principe de précaution inscrit dans la constitution française depuis 2004.

L’Association Nationale des CLI (ANCCLI), après avoir organisé un colloque pluraliste et écouté tous les points de vue est arrivée aux mêmes conclusions.

Nous défendons cette démarche de prudence dans toutes les structures de dialogue et concertation locale et nationales où nous siégeons. Malheureusement nous ne sommes pas entendus. Nous appelons donc les citoyens directement exposés aux rejets de faire connaître
leur désaccord par tous les moyens qu’ils jugeront utiles.

Ancien lien

Bioaccumulation – bioamplification – bio-indicateur

Fiche technique parue dans l’ACROnique du nucléaire n°85 de juin 2009


On retrouve parfois certaines substances chimiques de façon plus concentrée dans les organismes vivants que dans le milieu qui les entoure (eau, air…). On parle alors de « bioaccumulation ». Ce phénomène est utile à la vie quand il s’agit d’oligo-éléments (fer, calcium…) et néfaste quand il s’agit de polluants (métaux lourds, PCB …).

La bioaccumulation a parfois tendance à augmenter le long d’une chaîne alimentaire. On parle alors de « bioamplification ». Ainsi, dans un même milieu, la concentration en PCB ou en mercure augmente du plancton au poisson et du poisson au mammifère marin ou à l’homme en bout de chaîne. Dans le cas du mercure, cette propriété a créé une catastrophe sanitaire à Minamata au Japon.

Chez un même organisme, l’ampleur de la bioaccumulation peut dépendre de l’organe, de l’âge et de la substance chimique.

Le phénomène peut être de grande ampleur. Pour une surveillance de l’environnement, on choisit généralement des organismes accumulant les polluants recherchés : on parle alors de « bio-indicateurs ». Ainsi, certains polluants présents sous forme de traces ne peuvent pas être détectés directement dans l’air ou l’eau, mais leur présence peut être détectée et quantifiée en utilisant des bio-indicateurs. Les lichens sont connus pour être d’excellents bio-indicateurs de la qualité de l’air pour de nombreux polluants.

Les phénomènes de bioaccumulation et de bioamplification s’expliquent par les propriétés chimiques de certaines substances qui se lient plus facilement à des molécules organiques qu’à l’eau. Lors de échanges entre l’organisme vivant et le milieu, elles s’accumulent donc dans l’organisme. Ce phénomène peut aller en s’amplifiant le long de la chaîne alimentaire.

Le fait d’avoir des polluants radioactifs ne change rien à l’affaire. Ce sont leurs propriétés chimiques qui font qu’ils peuvent s’accumuler dans certains organismes vivants. Ainsi, l’iode radioactif s’accumule de la même façon que l’iode non radioactif dans les algues.

Qu’en est-il du tritium, qui est de l’hydrogène radioactif ? L’atome d’hydrogène lié à une molécule d’eau s’échange facilement et fait que le tritium présent dans de l’eau s’équilibre rapidement. Les organismes primaires peuvent convertir rapidement le tritium de l’eau (appelé tritium libre) en tritium organique. Et tous les modèles d’impact sanitaire des radioéléments dans l’environnement supposent que la proportion de tritium sur l’hydrogène total est la même dans l’eau et dans les organismes vivants.

Or des données tendent à mettre en évidence les phénomènes de bioaccumulation et de bioamplification du tritium chez certains organismes aquatiques, contredisant ainsi les modèles d’impact. Dans la baie de Cardiff en Grande-Bretagne, cela peut s’expliquer facilement par le fait que ce sont des molécules organiques tritiées rejetées en mer, pour lesquelles l’hydrogène est moins mobile que celui de l’eau. Il s’accumule facilement dans la matière organique des organismes vivants, mais est transféré difficilement vers l’eau de mer.

En revanche, c’est de l’eau tritiée qui est rejetée des installations nucléaires. On observe pourtant de la bioaccumulation du tritium chez des espèces vivant dans les fonds marins au large de l’usine de retraitement de Sellafield en Grande-Bretagne. En France, au large de l’usine de La Hague, il n’y a pas assez de mesures pour pouvoir conclure. L’ACRO réclame donc une meilleure surveillance du tritium dans l’environnement proche des installations nucléaires.

Ancien lien

Le Tritium : un risque sanitaire sous-estimé

Pierre BARBEY, ACROnique du nucléaire n°85, juin 2009


Le Tritium [3H] ou [T] est l’isotope radioactif de l’hydrogène [H]. A ce titre, il peut se substituer aux atomes d’hydrogène qui constituent l’un des quatre éléments fondamentaux (avec le carbone, l’azote et l’oxygène) de la matière organique, donc des corps vivants.
Le Tritium rejeté dans l’environnement, sous forme d’eau tritiée [HTO] ou sous forme de gaz (tritium et méthane), sera incorporé par les espèces vivantes de plusieurs façons.
– par inhalation,
– par transfert cutané,
– par ingestion.
En dehors des expositions professionnelles, c’est la voie ingestion qui est le mode d’exposition nettement dominant pour le public.
L’eau tritiée incorporée par un organisme vivant se comporte de manière identique à l’eau constitutive de cet organisme (un peu plus de 70% chez l’homme à plus de 90 % dans certaines espèces végétales et animales) et se répartit dans tout le corps.
Parmi les espèces végétales, plantes en milieu terrestre et phytoplancton en milieu aquatique, l’activité de photosynthèse conduit à l’incorporation d’eau tritiée [HTO] dans des molécules organiques [OBT] (Organically Bound Tritium ou tritium organiquement lié).
Ensuite, par ingestion, les espèces vivantes (et l’homme en bout de chaîne alimentaire) incorporent du Tritium sous forme d’eau tritiée mais également sous forme de tritium organique.

Les effets biologiques

Les radiations ionisantes agissent sur le vivant à travers deux modes d’action :

–    l’effet direct qui se traduit par des ruptures dans les liaisons covalentes, ce qui signifie qu’elles « cassent» des molécules. Ainsi de telles cassures sur des molécules d’ADN conduiront soit à des altérations de gènes, soit à des délétions ou aberrations chromosomiques (pouvant entraîner la mort de la cellule).

–    l’effet indirect qui conduit à la production de radicaux libres (espèces chimiquement toxiques) à partir de la radiolyse de molécules d’eau. L’action prépondérante de ces espèces radicalaires sur l’ADN constituera des lésions chimiques potentiellement mutagènes et/ou cancérogènes.

Les rayonnements ionisants agissent au hasard. Aussi, au sein d’une cellule, toute molécule peut être la cible de leur action. Cependant, en raison du rôle central du patrimoine génétique dans le fonctionnement cellulaire, les lésions portées sur l’ADN seront responsables de l’essentiel des dégâts biologiques observés. Ils induisent dans la matière irradiée des événements initiaux (ionisations, excitations) pratiquement instantanés (de l’ordre de 10-15 sec.) mais dont les conséquences pathologiques éventuelles peuvent n’apparaître que plusieurs années ou décennies plus tard (risque cancérogène), voire dans la descendance (risque génétique).

Certes, des mécanismes de réparation existent et une cellule altérée peut « se débarrasser» d’anomalies radio-induites. Dans d’autres situations, l’anomalie n’est pas réparée ou elle est mal réparée ce qui conduira à une cellule toujours vivante mais comportant une (ou des) mutation(s) susceptible(s) de s’exprimer tardivement : risque de cancers ou d’effets génétiques qui définissent les « effets stochastiques [1] ».

Enfin, lorsque les doses sont élevées, les dégâts induits dans une cellule sont tels qu’ils entraînent la mort de la cellule par nécrose. Quand, dans un tissu ou un organe, un grand nombre de cellules sont ainsi atteintes, c’est le tissu même ou l’organe qui est alors gravement affecté : on parle alors « d’effets déterministes [2] ».

Les atomes radioactifs [3H] se désintègrent en émettant des rayonnements particulaires bêta (β-) qui se caractérisent par l’énergie cinétique qui leur est associée. Comme toutes radiations ionisantes, les rayonnements β- du tritium ionisent la matière (arrachent des électrons) et c’est ce phénomène qui, fondamentalement, explique les dégâts biologiques qui en découlent. Par conséquent, la description des effets biologiques potentiels dus au tritium ne se distinguent pas des effets radio-induits dus à d’autres corps radioactifs.
La compréhension globale de ces lésions induites à l’échelle moléculaire et de leurs conséquences biologiques possibles sont résumés dans l’encadré ci-contre.

Compte-tenu de la nature des rayonnements émis par le tritium (bêtas de faible énergie), il n’y a aucun risque d’exposition externe. Aussi, en-dehors d’expositions professionnelles accidentelles, le risque pour le public exposé à des rejets de tritium dans l’environnement est un risque d’exposition interne à des doses faibles mais reçues de façon chronique. C’est donc le risque d’effets stochastiques qui est à considérer ici.

Le système de radioprotection

En tant qu’isotope de l’hydrogène, le tritium est bien un élément toxique en raison exclusivement de sa nature radioactive. N’en déplaise à ceux qui, inlassablement, cherchent à le distinguer des autres substances radioactives pour mieux le banaliser. En fait, le débat qui s’est instauré depuis plusieurs années dans une partie de la communauté scientifique viserait plutôt à réévaluer à la hausse le risque radio-induit qui est affecté au Tritium [3].

Dans le système de radioprotection actuel, le risque radio-induit est construit pour l’essentiel à partir des conséquences observées sur les survivants de Hiroshima et de Nagasaki qui ont subi une exposition externe à des rayonnements (principalement des photons) de façon aigüe. Quelques cohortes de patients et de travailleurs exposés ont permis de préciser le modèle de risque.

Lorsqu’il s’agit d’une contamination interne chronique, le système de radioprotection (développé par la CIPR [4]) vise à quantifier le dépôt d’énergie (dû aux substances radioactives incorporées) en le moyennant par tissu ou par organe. Il intègre en outre un coefficient de correction (appelé facteur de pondération, WR) pour tenir compte de la nature du rayonnement, essentiellement de la densité d’ionisation qu’il produit dans la matière. Par analogie (portant sur les doses équivalentes aux tissus ou aux organes), les coefficients de risques radio-induits issus d’Hiroshima-Nagasaki sont appliqués de la même façon aux situations de contaminations internes.

Le risque lié au tritium est sous-estimé

Cette approche simplificatrice ne tient pas compte de l’hétérogénéité, en particulier à l’échelle cellulaire, du dépôt d’énergie produit par les rayonnements bêta du tritium du fait de son faible parcours dans la matière vivante. Ce parcours de l’ordre du micron (0,6 µm en moyenne et 6 µm au maximum), nettement inférieur au diamètre moyen d’une cellule, peut conduire à ce qu’une quantité d’énergie importante soit déposée dans l’ADN si l’atome de tritium est localisé au niveau de la chromatine. Cette question est en outre accentuée par une densité d’ionisation élevée due aux bêtas du tritium [tableau n°1] comparativement aux rayonnements de référence (gamma du cobalt-60 ou rayons X de 250 kV) censés représenter le rayonnement externe produit lors des explosions nucléaires.

Tableau n°1 : Dépôt d’énergie par unité de parcours dans la matière
Bêtas
[3H]
Ray. X (250
kV)
Gammas [60Co]
Transfert linéique
d’énergie (keV/µm)
4,7 1,7 0,22

Il s’agit là, sans doute, d’une des raisons principales qui expliquent la toxicité particulière du tritium.
En effet, de nombreux travaux scientifiques ont été réalisés pour évaluer les effets biologiques du tritium par comparaison à ceux obtenus à partir des rayonnements de référence. Ils sont très largement concordants pour exprimer, à dose absorbée égale, une radiotoxicité clairement plus élevée du tritium par rapport aux rayonnements de référence. A travers ces expérimentations, les auteurs calculent un coefficient d’efficacité biologique (EBR) qui est le rapport des dégâts biologiques induits par les bêtas du tritium sur ceux induits par les photons (X ou gamma). Ce rapport est souvent voisin de 1,5 à 2 (par comparaison aux rayons X) et de l’ordre de 2 à 4 (par comparaison aux rayons gamma). De tels résultats sont cohérents avec une approche biophysique qui conduit à un EBR théorique de 3,75.

Parmi ces expérimentations, celles qui présentent un intérêt prépondérant sont celles qui étudient des cibles biologiques telles que l’induction de cancers ou des anomalies chromosomiques car elles correspondent aux effets stochastiques. Dans ce cas-là, les EBR servent à construire les facteurs de pondération WR. Or, la CIPR a fixé arbitrairement un WR = 1 pour les rayonnements bêta quels qu’ils soient. Concrètement, de ce seul point de vue, cela signifie que le risque radio-induit dû au tritium est sous-évalué d’au moins un facteur 2 à 4.

Par conséquent, toujours pour ce seul argument évoqué ici, les coefficients de dose par unité d’incorporation (CDUI) établis pour le Tritium [tableau n°2] devraient être corrigés à minima par ce même facteur. Ces coefficients permettent de calculer la dose efficace reçue par un individu (en Sv mais plus souvent en mSv ou µSv) à partir de la connaissance de l’activité incorporée (en Bq de tritium).

Tableau n°2 : Coefficient de dose efficace engagée par unité incorporée par ingestion (Sv.Bq-1) pour la population (Directive 96/29/Euratom du 13 mai 1996)
Forme chimique ≤ 1 an 1-2 ans 2-7 ans 7-12 ans 12-17 ans adulte
Eau tritiée 6,4.10-11 4,8.10-11 3,1.10-11 2,3.10-11 1,8.10-11 1,8.10-11
OBT 1,2.10-10 1,2.10-10 7,3.10-11 5,7.10-11 4,2.10-11 4,2.10-11

Incorporation de produits organiques tritiés et modèle biocinétique CIPR

D’autres questions relatives à la toxicité du tritium laissent suggérer que la sous-estimation du risque lié à ce radioélément pourrait être plus importante encore.
Le modèle biocinétique pour l’eau tritiée et les composés organiques tritiés est décrit pour le travailleur dans la Publication 78 de la CIPR (1997). Il est représenté par 2 compartiments représentant l’eau totale du corps (A) et l’ensemble de la matière organique (B). Il suppose que 97% de l’eau tritiée [tableau n°3] est en équilibre avec l’eau du corps et est retenu avec une demi-vie de 10 jours, le restant étant incorporé dans les molécules organiques et retenu avec une demi-vie de 40 jours. Pour les composés organiques du tritium [tableau n°4], 50% de l’activité est retenu avec la période biologique de l’eau libre (10 jours) et 50% avec la période biologique du carbone organique (40 jours).

Tableau n°3 : DonnéesTableau n°3 : Données biocinétiques pour l’eau tritiée (HTO) selon la CIPR
Compartiment Fraction
incorporée (%)
Période
biologique (jours)
A 97 10
B 3 40
Tableau n°4 : Données biocinétiques pour le Tritium organiquement lié (OBT) selon la CIPR
Compartiment Fraction
incorporée (%)
Période
biologique (jours)
A 50 10
B 50 40

Le modèle CIPR est mis en défaut par de récentes expérimentations où des rats ont été nourris avec du poisson prélevé dans la Baie de Cardiff (fort marquage en tritium libre et organique). De même des volontaires, ayant consommé des soles de cette région et qui ont été suivis pendant 150 jours, ont globalement confirmé les résultats. Le modèle CIPR sous-estime l’incorporation dans la matière organique et sa rétention dans le corps comme l’indique le tableau suivant :

Tableau n°5 : Données biocinétiques pour le Tritium organiquement lié (OBT)
Compartiment Fraction
incorporée (%)
Période
biologique (jours)
A 30 10
B 70 100

D’autres auteurs, qui proposent un modèle alternatif multicompartimental, considèrent également que le modèle de la CIPR sous-estime la concentration en tritium organique présente dans le corps après incorporation.
L’ingestion de produits organiques tritiés est un facteur aggravant qui peut être parfois très élevé. Ainsi des auteurs ont pu montrer que la thymidine tritiée est environ 10.000 fois plus radiotoxique que l’eau tritiée. D’autres ont observé que l’arginine tritiée, qui est très rapidement incorporée dans l’embryon de souris, est encore plus radiotoxique pour cet élément (au stade de blastocyste).

La transmutation du tritium et l’effet isotopique

Deux autres raisons théoriques viennent renforcer les raisons plausibles qui peuvent expliquer l’existence de EBR presque toujours supérieurs à 1 avec le tritium.
Tout d’abord, lorsqu’un atome [3H] se désintègre en émettant une particule bêta, il se transforme en [He] (hélium). Pour le tritium organique, cette transmutation conduit à la formation d’un carbone ionisé. Des expérimentations portant sur l’incorporation de bases pyrimidiques [5] tritiées dans différents types de cellules ont démontré un rôle mutagène de cette transmutation. Des auteurs utilisant de la thymidine tritiée sur des cellules humaines ont pu établir que 31% des ruptures monocaténaires produites sur l’ADN seraient associées à ce phénomène de transmutation.
Par ailleurs, la différence de masse atomique entre des isotopes d’une même famille conduit à ce qui est communément appelé un « effet isotopique ». La différence de masse entre le tritium et l’hydrogène (un facteur 3) est susceptible de produire un effet discriminant entre ces deux éléments. Des données scientifiques plus récentes suggèrent une concentration renforcée de tritium au niveau de la couche d’hydratation intimement liée à l’ADN. Sans être du tritium organiquement lié au sens usuel, Baumgartner et collaborateurs ont clairement montré un enrichissement d’eau tritiée liée à des macromolécules (par comparaison à l’eau libre dans la cellule). Cet enrichissement en tritium est d’un facteur 1,4 pour l’eau d’hydratation des protéines et d’un facteur 2 pour l’eau d’hydratation de l’ADN.

En conclusion

Il y a 10 ans déjà, lors d’un colloque de la SFRP [6] centré sur le tritium, l’ACRO était intervenue pour demander que soit réévalué le risque associé au tritium notamment en prenant mieux en compte les EBR définis expérimentalement. Nous n’avons pas cessé de porter sur la place publique les nouvelles données de la littérature scientifique et d’interpeler les pouvoirs publics face aux tentatives de banalisation des rejets de tritium dans l’environnement. Depuis l’ASN a créé deux groupes de travail sur ce thème. L’ACRO a accepté d’y participer et se bat pour une réévaluation du risque radio-induit lié au tritium. L’histoire nous donnera raison.


[1] Effets aléatoires (expression probabiliste) qui apparaissent tardivement et dont la probabilité d’apparition augmente avec la dose de façon linéaire et sans seuil. Habituellement, ce type d’effet est mis en évidence à travers des études épidémiologiques.

[2] Effets obligatoires au-delà d’un seuil de dose (propre à chaque effet observé), d’apparition généralement précoce et dont la gravité dépend de la dose reçue.

[3] Radiation protection n°152. Emerging issues on Tritium and low energy beta emitters. 2008.
Report of AGIR. Review of risks from Tritium. 2007.

[4] Commission Internationale de Protection Radiologique. Groupe d’experts internationaux qui produit régulièrement des recommandations en matière de radioprotection.

[5] Base azotée dérivant de la pyrimidine, qui entre dans la composition des nucléotides, des acides nucléiques.

[6] Société Française de Radioprotection

Ancien lien

Le tritium dans le Nord Cotentin

ACROnique du nucléaire n°85, juin 2009


Depuis 20 ans, l’ACRO s’est dotée de moyens de mesure pour contrôler les niveaux de tritium dans l’environnement des sites nucléaires du Nord Cotentin. Grâce à cette action de surveillance citoyenne, notre association a pu notamment alerter sur les fortes contaminations en tritium qui perdurent dans les nappes phréatiques situées sous le Centre de Stockage de la Manche et que l’on retrouve dans des exutoires du plateau de la Hague. Dans les eaux du littoral, les niveaux mesurés sont jusqu’à cent fois supérieurs aux niveaux naturels.
Cette préoccupation forte s’explique par le fait que l’industrie nucléaire produit des quantités très importantes de ce produit radioactif et parce qu’il est entièrement libéré dans l’environnement. Alors que la tendance va vers une augmentation des rejets de tritium dans l’environnement, des incertitudes demeurent sur son transfert dans la chaîne alimentaire et sur son niveau de radiotoxicité pour l’homme.

Des rejets en tritium en constante augmentation

Les rejets en tritium des installations nucléaires ont fortement augmenté ces dernières années.
Si l’on regarde l’évolution des rejets liquides des installations nucléaires sur les 15 dernières années (figure1), on constate que les rejets en tritium ont augmenté d’un facteur 3 alors que l’on note une tendance à la baisse en ce qui concerne les autres éléments radioactifs rejetés. Il s’agit, sur ce graphique, des rejets de l’ensemble de la filière électro-nucléaire (fabrication et enrichissement du combustible, exploitation des centrales, retraitement et recherche) des pays signataires de la convention OSPAR , regroupant les pays côtiers de l’Europe de l’ouest. A noter que les usines de retraitement (La Hague, pour la France et Sellafield pour la Grande Bretagne) sont les principaux contributeurs de ces rejets.

L’augmentation des rejets liquides en tritium est en totale contradiction avec les accords de Sintra, signés en juillet 1998 par les 15 gouvernements européens de la convention OSPAR, dont la France, qui stipule la volonté commune de réduire les rejets radioactifs en mer afin de parvenir à des teneurs dans l’environnement proches des niveaux naturels d’ici 2020.

Figure 1 : Evolution des rejets liquides des installations nucléaires des pays signataires de la convention OSPAR.

Figure 1 : Evolution des rejets liquides des installations nucléaires des pays signataires de la convention OSPAR.

Les sources de tritium dans La Hague

L’un des principaux contributeurs des rejets de tritium dans l’environnement du Nord Cotentin est l’usine de retraitement AREVA La Hague. Ses autorisations de rejets annuels pour le tritium sont de 18500 TBq (18500 milliers de milliards de Becquerels) pour les rejets liquides et de 150 TBq en ce qui concerne ses rejets gazeux.

Si l’on compare avec d’autres installations (figure 2), on constate que ses rejets liquides en tritium sont 200 fois plus importants que ceux produits par les deux réacteurs de la centrale de Flamanville, soit environ plus de 10 fois l’ensemble des rejets liquides du parc électronucléaire français. Les rejets gazeux des usines de retraitement sont, quant à eux, 30 fois plus importants que ceux de Flamanville, soit approximativement équivalents à l’ensemble des rejets des 58 réacteurs français. A titre de comparaison, les rejets d’autres installations, réputées pour émettre du tritium, sont également présentés sur le graphique, comme l’usine de retraitement britannique de Sellafield, le site CEA de Valduc et les prévisions de rejet de la future installation ITER, dédiée à la fusion nucléaire.

Figure 2 : comparaison des quantités de tritium rejetés

Figure 2 : comparaison des quantités de tritium rejetés

Intéressons-nous, maintenant, au deuxième gros contributeur d’émission de tritium dans l’environnement du Nord-cotentin que constitue la centrale nucléaire de Flamanville avec ses deux réacteurs de 1300 MWe. La figure 3 présente la chronologie de ses rejets liquides et gazeux sur les 22 dernières années.
Ses rejets gazeux en tritium oscillent autour de 2 TBq avec une tendance à la baisse, actuellement. Concernant les rejets liquides, on constate une importante augmentation depuis l’année 2000 qui amène la centrale à frôler son autorisation annuelle de 60 TBq ces dernières années.

Figure 3 : Evolution des rejets tritiés gazeux (haut) et liquides (bas) du CNPE de Flamanville de 1985 à 2008

Figure 3 : Evolution des rejets tritiés gazeux (haut) et liquides (bas) du CNPE de Flamanville de 1985 à 2008

Figure 3 : Evolution des rejets tritiés gazeux (haut) et liquides (bas) du CNPE de Flamanville de 1985 à 2008

Figure 3 : Evolution des rejets tritiés gazeux (haut) et liquides (bas) du CNPE de Flamanville de 1985 à 2008

Cette augmentation des rejets liquides est due à l’utilisation de nouveaux combustibles (dits GEMMES) plus enrichis et produisant d’avantage de tritium. Il est à noter que Flamanville, comme d’autres centrales en France, comme la centrale de Penly, a demandé une augmentation de ses autorisations de rejets en prévision de l’utilisation d’un nouveau combustible, dit à « Haut taux de combustion (HTC) » et de la mise en route du futur réacteur EPR.

Le Centre de Stockage de la Manche (CSM), exploité par l’ANDRA, qui jouxte le site AREVA, a été le premier centre de stockage de déchets radioactifs de faible et moyenne activité en France. Il n’a obtenu que tardivement une autorisation de rejet (arrêté du 10 janvier 2003), alors que, depuis son ouverture (en 1969), du tritium a été régulièrement relâché vers l’environnement.
Sur le site, le mode de gestion des eaux a évolué au cours des années. Actuellement, seules les eaux pluviales sont rejetées dans la rivière Sainte Hélène via le bassin d’orage commun avec le site AREVA. Les effluents à risques, issus du réseau de drainage des ouvrages du site, sont rejetés en mer via l’établissement AREVA. Deux autorisations encadrent les rejets : une limite maximale de 0,125 TBq basée sur le cumul des rejets annuels en ce qui concerne les rejets en mer et une limite en concentration moyenne hebdomadaire de 100 Bq/L et annuelle de 30 Bq/L en ce qui concerne les rejets dans la rivière Sainte Hélène.

Enfin, concernant l’arsenal militaire de Cherbourg où s’effectuent la construction et la maintenance des sous-marins à propulsion nucléaire, peu d’information est disponible. L’inventaire des rejets radioactifs réalisé par le Groupe radioécologie Nord cotentin (GRNC), à la fin des années 90, présente qualques valeurs de rejets annuels liquides concernant l’élément tritium, comprises entre 50 et 1800 MBq (1800 million de Becquerel) pour la période comprise entre 1993 et 1997.

Comment mesure t-on le tritium dans l’environnement ?

Le tritium est un isotope radioactif de l’hydrogène, il en possède donc les mêmes propriétés chimiques. Dans l’environnement, on peut le trouver sous la forme d’eau tritiée où l’atome de tritium remplace un atome d’hydrogène dans la molécule d’eau. C’est sous cette forme que le tritium est mesuré à l’ACRO par une méthode dite, directe, où son rayonnement bêta est mis en évidence à l’aide d’un compteur à scintillation liquide. On utilise pour cela un solvant que l’on mélange à l’échantillon d’eau, qui a la particularité de « scintiller », c’est-à-dire, d’émettre des photons lumineux lorsqu’il est traversé par les rayonnements bêta.
Mais de la même façon, l’atome de tritium peut également se lier à la matière organique en se substituant aux atomes d’hydrogène. Sa mesure est alors plus difficile puisqu’il est nécessaire de l’extraire de la molécule organique pour pouvoir le mesurer. C’est pourquoi, le tritium lié à la matière vivante n’est pas ou très peu suivi dans l’environnement. Pourtant des incertitudes demeurent sur son transfert dans la chaîne alimentaire. Des études britanniques montrent que, contrairement à ce qui est admis actuellement en France, le tritium rejeté dans l’environnement tendrait à s’accumuler dans la matière vivante.

La surveillance menée par l’ACRO

Depuis 20 ans, l’ACRO surveille le tritium dans les cours d’eau du plateau de La Hague, et depuis plus de 10 ans, sur l’ensemble du littoral normand et dans les principales rivières du bassin Seine Normandie.
Le suivi du littoral couvre environ 600 km de côtes avec 11 sites répartis de Granville à Dieppe, suivis deux fois par an, à l’occasion des grandes marées. En ce qui concerne les eaux douces, les principales rivières du bassin Seine Normandie sont concernées chaque semestre. Une attention plus poussée est portée sur les cours d’eau du plateau de la Hague où des prélèvements mensuels sont effectués le long des cours d’eau influencés par la présence des installations nucléaires, comme la Sainte Hélène, le Grand Bel et la rivière des Moulinets.
D’autres prélèvements sont réalisés au titre d’investigation, par exemple sur des eaux de résurgence, des puits chez des particuliers, des abreuvoirs ou même sur des eaux de pluie. Ces investigations permettent de compléter les mesures régulières.

Figure 4 : Localisation des sites de prélèvement le long du littoral et des principaux cours d’eau du bassin Seine Normandie

Figure 4 : Localisation des sites de prélèvement le long du littoral et des principaux cours d’eau du bassin Seine Normandie

Concernant le suivi du tritium sur les côtes normandes, si l’on regarde les résultats sur les 3 dernières années (graphique présenté sur la figure 5 ci-dessous), on constate que les valeurs les plus importantes (de 11 à 16 Bq/L), se situent au niveau de la pointe de la Hague (site de la baie d’Ecalgrain), juste en face de la sortie de la canalisation en mer de l’usine AREVA. Les concentrations mesurées décroissent ensuite à mesure que l’on s’éloigne avec, au niveau de la Haute Normandie, une augmentation sensible des niveaux de tritium due aux rejets des deux centrales nucléaires situées à Paluel et Penly. A titre de comparaison les niveaux naturels dans l’eau de mer sont d’environ 0,2 Bq/L.

Figure 5 : synthèse des niveaux de tritium (minimum et maximum) mesurés le long du littoral normand de 2005 à 2007

Figure 5 : synthèse des niveaux de tritium (minimum et maximum) mesurés le long du littoral normand de 2005 à 2007

En ce qui concerne les principales rivières, aucune contamination en tritium n’est mise en évidence en dehors de la Seine, en aval de Nogent sur Seine, où le tritium est systématiquement mesuré avec des valeurs comprises entre 70 et 80 Bq/L, conséquences des rejets de la centrale nucléaire présente en ce lieu.

Figure 6 : niveaux de tritium (min et max) mesurés dans les principales rivères du bassin Seine Normandie de 2005 à 2007

Figure 6 : niveaux de tritium (min et max) mesurés dans les principales rivères du bassin Seine Normandie de 2005 à 2007

Intéressons nous maintenant aux résultats du suivi du plateau de La Hague. Pour commencer, regardons le suivi d’un lieu sensible puisqu’il s’agit de la rivière Sainte Hélène qui prend sa source sous les installations nucléaires d’AREVA et du Centre de Stockage de la Manche, constituant l’exutoire des rejets issus du bassin d’orage. On constate, en regardant les résultats du suivi (figure 7), que l’eau de la Sainte Hélène est marquée par le tritium de sa source jusqu’à 2km en aval, c’est-à-dire, quasiment sur toute sa longueur. Les niveaux oscillent de la source jusqu’à 400 mètres en aval de 60 à 250 Bq/L et de 70 à 150 Bq/L plus loin, à 2 km en aval. Les variations saisonnières sont généralement synchrones mais elles présentent parfois des niveaux en tritium plus importants en aval de la source. Il existe donc des contributions en tritium qui alimentent la rivière après sa source. En effet, des résurgences, analysées, révèlent des apports supplémentaires de tritium, confirmant la contamination des nappes phréatiques sous-jacentes.

Figure 7 : Suivi des niveaux de tritium dans la rivière sainte Hélène sur le plateau de la Hague.

Figure 7 : Suivi des niveaux de tritium dans la rivière sainte Hélène sur le plateau de la Hague.

La contamination des nappes phréatiques provient majoritairement des nombreux relâchements en tritium vers les aquifères du centre de stockage de 1976 à 1996, que l’exploitant évalue à 35 TBq (35 milliers de milliards de Becquerels) de tritium relâché ainsi dans les sous-sols, dont 5 TBq pour la seule année 1976. Ce tritium provenait en majeure partie d’un entreposage précaire de déchets tritiés. En 1986, l’ANDRA a mesuré jusqu’à 6 millions de becquerels par litre dans l’aquifère sous le centre, et mesure encore aujourd’hui des concentrations pouvant aller jusqu’à 180 000 Bq/L.
Dans le cadre d’une campagne menée par Greenpeace en 2006, de l’eau souterraine puisée en zone publique au nord du site a été mesurée par notre laboratoire à 20 600 Bq/L.

Cette situation est préoccupante car la pollution des nappes continue à dépasser largement les normes de potabilité définies par l’OMS (10 000 Bq/L) et le niveau d’intervention défini par l’Union Européenne (100 Bq/L). La surveillance des nappes phréatiques reste un enjeu majeur et on peut regretter que l’accès aux puits de contrôle soit réservé au seul exploitant. Les sous-sols relèvent bien pourtant du domaine public…

Maintenant, si l’on considère comme anciens les relâchements en tritium et autres incidents, on devrait s’attendre à une amélioration de la situation radiologique de l’environnement. Ce qui n’est pas le cas. Si l’on regarde les niveaux mesurés dans la rivière le Grand Bel, depuis 10 ans, on constate une stagnation des concentrations en tritium autour de 700 Bq/L au niveau de sa source et autour de 200 Bq/L plus loin à un kilomètre en aval (voir figure 8). Le Grand Bel, prend sa source à quelques centaines de mètres au nord du CSM et c’est un affluent de la Sainte Hélène. La contamination quasi stable, au cours du temps, des eaux de cette rivière va à l’encontre de ce que l’on devrait attendre. En effet, comme tout élément radioactif, le tritium s’élimine en fonction de sa période physique, appelée aussi demi-vie. Celle-ci est de 12,3 ans pour le tritium, c’est-à-dire qu’après ce délai la moitié de sa quantité initiale doit avoir disparu. Or on voit bien que cela n’est pas le cas ici et on peut donc soupçonner un apport régulier en tritium vers la nappe phréatique.

Figure 8 : Evolution des concentrations en tritium des eaux de la rivière du Grand Bel de 1999 à 2007

Figure 8 : Evolution des concentrations en tritium des eaux de la rivière du Grand Bel de 1999 à 2007

Ancien lien

Le tritium dans l’environnement, un élément radiotoxique de plus en plus présent

Communiqué de presse du 20 avril 2009

Version Pdf

En 2007, un groupe d’experts scientifiques britannique (AGIR) recommandait de réévaluer la radiotoxicité du tritium en la multipliant par deux. Le tritium est de l’hydrogène radioactif rejeté dans l’environnement en grande quantité par les installations nucléaires. Un autre groupe d’experts au niveau européen (groupe de l’article 31 d’Euratom) est allé dans le même sens. En 2008, les autorités britanniques entérinaient ces conclusions. Certains experts (CERRIE) vont plus loin et proposent de multiplier par un facteur allant de 10 à 30 cette radiotoxicité.

Parallèlement, les rejets contrôlés ou non en tritium des installations nucléaires de la Hague augmentent et la surveillance du tritium dans l’environnement est très insuffisante. Cette augmentation est en contradiction avec la réévaluation de la radiotoxicité. Revue de détail.

Centre de Stockage de la Manche

Les nappes phréatiques sous le Centre de Stockage de la Manche sont fortement polluées en tritium. Il s’agit officiellement des conséquences de fuites survenues dans les années 1970. Ce tritium se retrouve dans la Sainte Hélène et le Grand Bel, ainsi que dans des sources et résurgences du plateau de La Hague.

Selon l’exploitant, depuis la mise en place de la couverture sur le site, en 1996, les fuites auraient cessé et la pollution devrait disparaître par décroissance radioactive et dilution. Ce n’est pas le cas !

A la source du Grand Bel, l’ACRO mesure constamment environ 700 Bq/l depuis plus de 12 ans, soit environ une période radioactive du tritium (T1/2 = 12,3 ans), alors que la contamination aurait dû être divisée au moins par deux (plus si l’on prend en compte la dilution due au renouvellement de l’eau).

Dans certains piézomètres, qui permettent un accès direct à la nappe phréatique, la pollution en tritium ne décroît pas, et augmente même parfois ! C’est le cas, par exemple, des piézomètres n°113, 702, 120, 131 … et 358 en annexe.

 L’ACRO soupçonne fortement l’apport continu de fuites issues du centre Manche. Le tritium, très mobile, annonce-t-il des fuites futures de radioéléments moins mobiles ?

 L’ACRO n’a pas accès directement à la nappe phréatique et doit se contenter des mesures des exploitants, sauf quand Greenpeace effectue le prélèvement…

Pour le piézomètre 113, plusieurs analyses effectuées par l’ACRO à la demande de Greenpeace en mai 2006 ont révélé des teneurs variant de 13000 à 17000 Bq/l en tritium, alors que la valeur maximale ANDRA pour cette même période est de 7700 Bq/l. Environ deux fois moins !

L’ANDRA et AREVA NC prélèvent « à la cuillère », c’est-à-dire à la surface de l’eau dans le puits du piézomètre, alors que la norme ISO 5667-11 impose de pomper 3 à 5 hauteurs d’eau afin d’être sûr de prélever l’eau de la nappe. Peut-on avoir confiance dans les données des exploitants ?

L’ACRO a fait une proposition d’étude à la CLI du CSM il y a plus de deux ans pour estimer l’importance de la divergence due à la méthode de prélèvement, mais cette proposition est restée lettre morte. Pendant ce temps-là, les exploitants continuent à ignorer la norme.

 Considérant que les nappes phréatiques sont un bien commun et relèvent du domaine public, l’ACRO maintient sa demande de libre accès aux piézomètres pour son laboratoire indépendant.

En outre, l’ACRO continue à demander la réalisation d’une étude sur la fiabilité de la méthode de prélèvement utilisée par les exploitants.

 Rappelons que  cette situation est préoccupante car la pollution des nappes dépasse largement les normes de potabilité définies par l’OMS (10 000 Bq/l). L’Union Européenne a défini un niveau d’intervention à 100 Bq/l.

 OSPAR

A Sintra au Portugal en 1998, les pays signataires de la convention OSPAR (pour OSlo – PARis) se sont engagés à une « réduction des rejets radioactifs afin de parvenir à des teneurs dans l’environnement proche de zéro d’ici 2020 »

Pourtant…

A la centrale nucléaire de Flamanville, avec l’introduction de nouveaux combustibles à plus hauts taux de combustion, EdF a fait une demande d’autorisation pour augmenter ses rejets en tritium. A Penly, en Haute Normandie, c’est 25% de rejets en plus qui ont été autorisés (50 TBq par an et par réacteur pour les nouveaux combustibles à hauts taux de combustion, contre 40 avant). Flamanville va-elle suivre ?

A l’usine de retraitement de La Hague, avec des autorisations de rejet en tritium en mer qui s’élèvent à 18 500 TBq par an, AREVA est un des plus gros émetteurs de tritium de la planète, et ces rejets ne diminuent pas.

Le long des côtes de la péninsule de La Hague, l’ACRO mesure régulièrement une concentration en tritium d’une dizaine de becquerels par litre, alors que la concentration naturelle est environ 50 fois inférieure (0,2 Bq/l). Compte tenu du volume de dilution considérable que constitue le milieu marin, ces mesures traduisent l’importance quantitative de ces rejets.

Les exploitants, avec l’aval des autorités, tentent de réécrire la convention d’OSPAR en raisonnant en terme de dose, alors que le texte est bien clair : il s’agit de concentrations dans l’environnement, seule grandeur réellement mesurable. Un vrai tour de passe-passe : il suffira de dire que les doses (résultat d’un calcul discutable) sont négligeables (donc acceptables) pour faire oublier la radioactivité réellement présente.

 L’ACRO demande l’application stricte de la convention d’OSPAR et que les exploitants réduisent leurs rejets tritiés dans l’environnement.

 Tritium dans l’environnement

 Le tritium dans l’environnement marin ne semble pas se comporter comme les modèles le prévoient : autour de Flamanville, des poissons, des mollusques et des crustacés avaient en 1981 d’après EdF des teneurs en tritium organique de l’ordre de 120 à 180 Bq/l d’eau de combustion, alors que les teneurs en tritium dans l’eau de mer se situaient autour de quelques dizaine de Becquerel par litre, comme aujourd’hui. Cette « bioaccumulation » du tritium chez les animaux marins a déjà été observée au large des côtes britanniques et vient contredire les modèles d’impact sanitaire. Le terme même de “bioaccumulation” contesté en France, est pourtant employé par les autorités britanniques.

Notons que, pour la période 1973 – 2003, EdF fait état de moins d’une dizaine de mesures de tritium chez les poissons, mollusques et crustacés. Et les prélèvements n’ont pas lieu dans la zone la plus contaminée ! Pour un radioélément rejeté en grande quantité, cela relève d’une surveillance très insuffisante.

Par comparaison, les autorités britanniques surveillent systématiquement le tritium dans la faune des fonds marins devant chaque installation nucléaire en bord de mer. Dans la zone proche de la canalisation de rejets en mer de Sellafield, plus de 140 analyses dans la faune marine ont été effectuées depuis 1999 (16 par an) alors que dans la zone proche de la canalisation de rejets en mer de la Hague, aucune analyse similaire n’est réalisée.

 L’ACRO demande une surveillance plus complète de l’impact environnemental du tritium (en particulier dans la zone de rejets) et la prise en compte de la bioaccumulation dans les modèles d’impact sanitaire si elle était confirmée.

Annexe technique


Pollution sous le CSM

 Synthèse des mesures effectuées par l’ACRO et l’ANDRA à la source du Grand Bel. La courbe de décroissance prend en compte la disparition du tritium par la seule décroissance radioactive.

image002Synthèse des données de la contamination en tritium dans la nappe phréatique au niveau du puits d’accès du piézomètre n°358 :

image004

Norme internationale pour la qualité des eaux

 Extrait de la norme ISO 5667 concernant les prélèvements d’eau dans les nappes phréatiques

La norme internationale ISO 5667-11 relative à l’échantillonnage des eaux souterraines constitue un guide pour la surveillance générale de la qualité des eaux souterraines. Dans ce guide, il est rappelé la nécessité que « les échantillons soient issus de liquides turbulents » du fait de la possible stratification verticale à l’intérieur de la colonne. Ceci implique un contrôle de la profondeur d’échantillonnage et une connaissance des caractéristiques techniques de chaque ouvrage. En ce qui concerne la technique d’échantillonnage, il est mentionné qu’ « il convient de purger les forages avant de procéder à l’échantillonnage, en pompant et rejetant un volume d’eau, au moins égal à 4 à 6 fois le volume intérieur de la colonne ».

En ne suivant pas ces deux recommandations, l’ANDRA ne peut garantir la représentativité des échantillons collectés et donc la qualité de sa surveillance.

 OSPAR

 « La préoccupation d’OSPAR sur la possibilité de préjudice à l’environnement marin et à ses utilisateurs (y compris les consommateurs de produits de l’environnement marin) par les apports en radionucléides provoqués par les activités humaines est abordée par la stratégie substances radioactives. L’objectif de la stratégie est que d’ici à 2020, la Commission s’assurera que les rejets, les émissions et les pertes de substances radioactives soient réduits aux niveaux où les concentrations additionnelles dans l’environnement marin au-dessus des niveaux historiques, résultant de tels rejets, émissions et pertes, soient proches de zéro. »

http://www.ospar.org/content/content.asp?menu=30220306000000_000000_000000

Données EdF

Mesures de tritium libre
(Bq /l d’eau libre) dans quelques échantillons marins :

Période

1973 – 1985

1997 – 2003

Algues

nm

1,4 – 7,7 (9/11)

Mollusques

26 – 174 (3/3)

non
mesuré

Crustacés

152 – 185 (2/2)

non
mesuré

Poissons

non
mesuré

non
mesuré

Mesures de tritium
organique (Bq /l d’eau de combustion) dans quelques échantillons marins :

Période

1973 – 1985

1997 – 2003

Algues

24 – 41

5,0 – 20

Mollusques

26 – 174 (8/8)

non
mesuré

Crustacés

152 – 185 (4/4)

non
mesuré

Poissons

126 – 174 (2/2)

non
mesuré

Pour plus d’informations, vous pouvez consulter nos dossiers techniques et rapports disponibles sur notre site Internet : www.acro.eu.org

Ancien lien