Les microparticules riches en césium perdent leur radioactivité à haute température

Nous avons déjà mentionné à plusieurs reprises ces microparticules vitreuses riches en césium rejetées lors de l’accident nucléaire à la centrale de Fukushima daï-ichi. Et, comme nous l’avons déjà signalé, elles peuvent facilement être remises en suspension et inhalées. Elle restent alors plus longtemps dans les poumons et peuvent avoir un impact sanitaire plus pénalisant. La télévision publique japonaise avait consacré un documentaire.

Selon une étude récente, disponible en libre accès, une fois chauffées à haute température dans un incinérateur, le césium radioactif a tendance à se désorber, ce qui entraîne une baisse significative de sa concentration. Pour cela, les auteurs ont chauffé entre 600 et 1 000°C six microparticules et ont mesuré leur radioactivité et ont trouvé qu’il y avait une baisse à partir de 600°C et qu’elle avait presque disparu à 1 000°C. Voir la figure ci-dessous extraite de l’article :

Cela signifie que lors de l’incinération des déchets organiques issus de la décontamination, le césium contenu dans ces microparticules est libéré et n’est pas piégé dans les cendres.

Les microparticules vitreuses, riches en césium, sont plus abondantes que prévu

Les rejets radioactifs lors de l’accident grave à la centrale de Fukushima daï-ichi n’ont pas été seulement sous forme gazeuse. Une partie de la contamination de l’environnement est due à des microparticules vitreuses (autres articles à ce sujet), particulièrement riches en césium et autres éléments radioactifs. Sous cette forme, l’impact sanitaire et sur la contamination à long terme pourrait être beaucoup plus grave. Mais, comme on ne sait pas grand chose à leur propos, les recherches sur le sujet se poursuivent.

Ces microparticules ont été découvertes dans les filtres à air, dans les sols et sur des plantes. Deux articles scientifiques viennent de paraître à ce sujet et apportent de nouvelles informations.

La première étude n’est pas en accès libre, mais l’article est à l’ACRO et un communiqué de presse donne les principaux résultats. Elle confirme la présence d’uranium et d’autres radioéléments toxiques dans les microparticules vitreuses, d’une taille inférieure à 5 µm, découvertes dans les retombées de la catastrophe de Fukushima. Ces microparticules, contenant du combustible nucléaire, ont été trouvées dans le premier centimètre de sol de rizières de la zone évacuée, situées à Ôkuma, à environ 4 km de la centrale accidentée, et d’une ferme aquicole abandonnée à 2 km.

L’étude montre que les particules contenant du combustible sont encapsulées ou attachées aux particules vitreuses riches en césium. Leur composition donne des indications sur le scénario de fusion du cœur. Et, comme nous l’avons déjà signalé, avec une telle taille, ces microparticules peuvent facilement être remises en suspension et inhalées. Elle restent alors plus longtemps dans les poumons et peuvent avoir un impact sanitaire plus pénalisant.

La deuxième étude n’est pas en accès libre, non plus, mais est aussi à l’ACRO. Un communiqué de presse en anglais est disponible. Les auteurs ont utilisé une technique largement répandue dans les laboratoires, l’autoradiographie, pour quantifier simplement l’activité de ces microparticules riches en césium dans des échantillons de sols. Elle a été testée sur quatre échantillons provenant de rizières situées de 4 à 40 km de la centrale accidentée. Il apparaît que ces microparticules sont présentes dans tous les échantillons et que la quantité de césium qui y est piégée est plus grande qu’attendu, de 8,53 à 31,8%. Cette étude confirme qu’une fraction significative du césium rejeté l’a été sous forme de microparticules vitreuses (voir d’autres articles à ce sujet). Les auteurs appellent à des études plus étendues sur la présence de cette forme de pollution dans l’environnement.

Rappelons que la télévision publique japonaise avait consacré un documentaire à ces microparticules.

Enfin, une troisième étude publiée récemment traite de la pollution en plutonium. Elle est aussi en accès payant, et disponible à l’ACRO. Un communiqué de presse en français rapporte les principaux résultats. L’étude montre que la distribution spatiale des dépôts de plutonium dans les sols de la région de Fukushima suit globalement celle du césium. Par contre, lorsque les sols de la région sont érodés par les puissants typhons auxquels le Japon est fréquemment exposé, le plutonium issu de la centrale accidentée de Fukushima est exporté préférentiellement par les rivières jusqu’à l’Océan Pacifique, car il est concentré à la surface des sols. De plus, l’analyse des sédiments de rivière au fil des années a mis en évidence une diminution de moitié de la concentration en plutonium entre 2011 et 2014. Une baisse similaire est observée pour la contamination en césium qui peut s’expliquer par l’érosion importante et l’export sédimentaire générés par les typhons, les glissements de terrain et les travaux de décontamination menés dans la région.

La seule exception à cette baisse générale est observée à l’aval de la première zone de la région à avoir été décontaminée, pour laquelle on observe bien une très forte baisse des teneurs en césium (jusqu’à 90 %) mais aussi une augmentation de la part du plutonium émis en 2011 passant de 12 à 39 %, le reste étant dû aux essais nucléaires atmosphériques des années 1960. Là encore, les auteurs évoquent les microparticules vitreuses comme explication possible.

Retour sur les microparticules vitreuses riches en césium

La NHK, qui est la télévision publique japonaise, a, en juin dernier, diffusé une émission consacrée aux microparticules vitreuses riches en césium retrouvées dans l’environnement proche et éloigné de la centrale de Fukushima (lien vers l’émission en japonais). L’association “Nos voisins lointains 3.11” a retranscrit cette émission avant de traduire le texte en français. C’est disponible en trois épisodes sur son site Internet : épisode 1, épisode 2 et épisode 3.

L’émission de la NHK fait référence à des études scientifiques que nous avons déjà mentionnées sur ce blog, en février et juin 2016. Suite à l’intérêt des médias français, l’IRSN y avait même consacré une note. Il ressortait de tout cela que ces microparticules, détectées jusqu’à Tôkyô, n’étaient pas connues avant cette catastrophe et que leur origine fait débat. Comme elles sont riches en césium et pas solubles, leurs impacts environnemental et sanitaire diffèrent des rejets gazeux. Sous cette forme particulaire, le césium est moins lessivé par les eaux et reste plus longtemps dans l’environnement. En cas de contamination interne par inhalation ou ingestion, il reste plus longtemps dans le corps humain, ce qui augmente son impact. Mais, il est difficile d’être plus précis.

Il ressort de l’émission de la NHK, qu’un an plus tard, on n’a pas beaucoup progressé sur le sujet des impacts. En revanche, il apparaît qu’il y aurait deux types de microparticules, nommés A et B dans le reportage, qui n’ont pas été dispersées de la même manière car elles n’ont pas été trouvées dans les mêmes zones géographiques. Il apparaît aussi qu’il y a eu une remise en suspension de ces particules lors des rejets de poussières particulièrement élevés de l’été 2013 consécutifs au déblaiement des débris sur le haut du réacteur n°3. Ce n’est qu’en décembre 2014 que l’on avait appris que c’était dû à des négligences de TEPCo qui avait alors renoncé à asperger des résines fixatrices.

Le reportage mentionne aussi une étude menée dans 27 bâtiments situés en zone dite de retour difficile. Il apparaît que ces microparticules ont été retrouvées dans l’ensemble de ces bâtiments. Il est aussi fait mention d’une microparticule de 200 micromètres environ qui contenait 60 Bq de césium137+134 au moment de l’accident, ce représente une très forte concentration. En cas d’inhalation, quel serait son impact sur la santé ? En effet, elle concentre les radiations en un point et est plus difficilement éliminée.

Seraient d’abord concernés par ces découvertes, les travailleurs présents sur le site de la centrale de Fukushima daï-ichi dans les jours qui ont suivi l’accident. La contamination des poumons a décru moins vite que pour les autres organes. Ces sont ces microparticules qui sont soupçonnées. Qu’en est-il pour les personnes qui rentrent dans les territoires évacués ?

Microparticules vitreuses riches en césium autour de Fukushima

En février dernier, un article scientifique mentionnait la présence de microparticules vitreuses riches en césium autour de la centrale de Fukushima daï-ichi. Une communication à un congrès scientifique qui vient d’avoir lieu au Japon, permet d’en savoir plus (voir le résumé scientifique sur le site de la conférence et le communiqué repris par des sites scientifiques) sur ces particules qui peuvent atteindre la taille nanométrique.

Selon ces travaux, les retombées radioactives sur Tôkyô auraient été dominées par cette “suie vitreuse” formée lors de la fusion des cœurs des réacteurs. Ainsi, le césium radioactif retombé sur la capitale n’aurait donc pas été dissout dans l’eau l’eau de pluie. L’analyse de plusieurs filtres à air collectés à Tôkyô le 15 mars 2011 montre que 89% de la radioactivité était contenue dans cette “suie vitreuse”.

Une des conséquences est que la pollution n’aurait pas été emportée directement par les eaux de ruissellement et qu’il a fallu une action de nettoyage pour s’en débarrasser. Pour le principal auteur, cela justifie a posteriori l’intérêt des travaux de décontamination effectués à Tôkyô.

Les analyses ont montré que cette suie est surtout composée de nanoparticules qui auraient été formées lors de l’interaction du corium (cœur fondu) avec le béton des réacteurs accidentés. La concentration en césium peut atteindre 4,4×1014 Bq/kg.

Selon les auteurs de cette étude, ces découvertes imposent de revoir certaines hypothèses concernant les rejets en situation accidentelle ainsi que l’impact sanitaire de ces retombées sous forme de nano- et microparticules qui pourraient rester plus longtemps dans les poumons que du césium soluble.

Microparticules vitreuses riches en césium

Des microparticules vitreuses radioactives, provenant de la centrale de Fukushima daï-ichi et trouvées sur le sol, ont été analysées par une équipe du National Institute for Agro-Environmental Sciences à Tsukuba. L’étude, publiée dans scientific reports est en libre accès. Un communiqué de presse en japonais peut être trouvé sur le site de l’institut.

Ces microparticules avaient déjà été découvertes dans des filtres à aérosols de Tsukuba et les résultats publiés en 2013 (étude en libre accès). Cette fois-ci, ces particules ont été déposées sur un tissu non tissé et sur des aiguilles de cèdre japonais. Leur analyse conduit les chercheurs à suggérer que ces particules proviennent de l’interaction du corium, ou combustible fondu, avec le béton, même si l’absence de calcium pourrait contredire cette conclusion.

La densité de ces particules n’est pas bien connue, ni leur cartographie. Les auteurs expliquent que le césium gazeux, qui s’est ensuite déposé sur les sols et fixé aux argiles, domine largement le débit de dose ambiant. La contribution de ces microparticules est insignifiante. En revanche, ils soulignent que la concentration en césium y est très élevée et qu’elles pourraient être particulièrement problématiques en cas d’inhalation ou d’ingestion. Le taux de transfert vers les plantes n’est pas bien connu.

Microparticules de combustible à Tsukuba

Selon une étude, qui vient d’être acceptée pour publication dans une revue scientifique en accès payant (article disponible à l’ACRO), trois micro-fragments de 2 microns de diamètre, prélevés dans les aérosols à Tsukuba, à 172 km de la centrale de Fukushima daï-ichi, contiennent des éléments chimiques lourds correspondant aux produits de fission. Deux d’entre eux contiennent aussi de l’uranium. Il s’agit donc de micro-fragments de combustible nucléaire rejetés par la centrale nucléaire accidentée lors des premiers jours de la catastrophe. Ces fragments restent plus longtemps dans l’environnement que le césium 137.
Les aérosols ont été collectés les 14 et 15 mars 2011.