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Gestion eaux contaminées



Fukushima : accumulation des eaux radioactives

Deux ans après l'accident, la presse et les télévisions firent état en 2013 de fuites répétées d'eaux radioactives à la centrale de Fukushima. Certains médias présentèrent l'évènement fut d'une manière mélodramatique : Pouvait-on même organiser des jeux olympiques à Tokyo en 2020 ?

Un hebdomadaire écrivit , bien que le premier ministre nippon ait affirmé que les conséquences étaient circonscrites à un rayon de 300 mètres autour de la centrale, : "Certes la France est très éloignée du Japon, mais les dernières fuites radioactives de la centrale de Fukushima avouées par son exploitant TEPCO obligent à s'interroger sur l'existence d'un risque de contamination. Soit par un transport de césium radioactif par les courants, soit par la contamination du poisson ... "

En réalité, la radioactivité résultant de ces fuites déversée dans l'océan a été des milliers de fois inférieure à celle déversée en mars et avril 2011. Sur 2 ans, de 20 à 40 terabecquerels (TBq) auraient ainsi fui vers l'océan, à comparer aux 5000 Tbq de césium-137 qui auraient été rejetés selon des estimations japonaises au moment de l'accident.

Quelle est la cause de l'accumulation d'eaux radioactives ? Quelle est leur radioactivité ? Quels sont les remèdes ?

Réservoirs d'eaux radioactives à Fukushima
Cette photographie prise à l'automne 2013 montre le grand nombre de citernes installées sur le site de la centrale de Fukushima-Daichi pour entreposer les eaux radioactives. La radioactivité de ces eaux en partie décontaminées est généralement faible ou moyenne. C'est leur grand volume - 300 000 m3 mi-2013 - et le nombre de citernes qui furenté à l'origine de divers incidents.
Reuters

Origine de l'accumulation d'eaux radioactives

Depuis 2011, de grandes quantités d'eaux radioactives se sont accumulées, nécessitant la construction de nombreux réservoirs pour les stocker. Leur accumulation a été à l'origine des multiples incidents qui émaillèrent l'année 2013, bien que ces eaux en partie décontaminées soient bien moins radioactives que celles déversées en avril 2011. Leur radioactivité est très variable.

Cette accumulation est due au manque d'étanchéité du circuit de refroidissement des réacteurs accidentés et à l'intrusion dans les sous-sols d'eaux souterraines de la nappe phréatique. L'eau assurant le refroidissement des cœurs de réacteurs passe dans les enceintes de confinement puis dans des installations de décontamination. Décontaminée, elle est ensuite - à raison de 350 m3 par jour - réinjectée dans le circuit. Mais du fait de brêches, une partie de l'eau devenue radioactive après avoir refroidi les cœurs s’écoule avant d'être décontaminée dans les sous-sols où elle se mêle aux eaux phréatiques.

Le flux des eaux étant supérieur à celui nécessaire au refroidissement, il faut entreposer un surplus de 400 m3 par jour dans des réservoirs. Ces eaux dont la radioactivité est moyenne ou faible sont en attente d'une décontamination plus complète. Jusqu'à l'automne 2013, les unités de décontamination concernaient le césium. Ces eaux entreposées contiennent donc principalement des radioéléments autres comme le strontium-90.

Le schéma qui suit décrit le système en fonctionnement en 2013. Au départ, en 2011, l'eau de refroidissement se chargeait des radioéléments solubles présents dans le combustible fondu au fond des cuves et des enceintes des réacteurs. Mais deux ans après en 2013, ces combustibles fondus ont été lessivés. L'eau qui ne se charge plus de radioéléments solubles est environ cent fois moins radioactive que durant les premiers mois.

Gestion des eaux radioactives
L'accumulation d'eaux radioactives est due à un apport d'eaux souterraines (flèches roses) qui pénètrent dans les sous-sols. Ces eaux s'ajoutent à celles assurant le refroidissement des coeurs dégradés des réacteurs qui s’écoulent aussi dans les sous-sols des bâtiments. Ces eaux sont pompées dans les installations de décontamination. Une partie ( actuellement plus de 350 m3 par jour) est réinjectée pour assurer le refroidissement des combustibles fondus (en rouge). C'est l'excédent de ces eaux, en principe débarrassées du gros de leur radioactivité, qui est entreposé dans des réservoirs.
TEPCO

Quels remèdes ?

Le premier remède à consisté à étendre la décontamination, au delà du césium, aux autres radioéléments, le plus abondant étant le strontium-90. A cet effet un dispositif appelé ALPS fut mis en service en 2013. Destiné à épurer l'eau des radioéléments autres que le césium, ce dispositif au départ insuffisamment efficace fut amélioré fin-2014. Un système complet de traitement des eaux est désormais en place. Ces différents procédés de décontamination se révèlent particulièrement efficaces et traitaient entre 1 300 et 2 000 m3 par jour fin 2016. Aujourd’hui, la majeure partie du stock a été traitée (plus de 90 %). Un radioélément le tritium échapperait à cette décontamination (comme dans les autres intallations de traitements d'effluents), mais ce radioélément insaisissable est très peu radiotoxique.

Il n’y a pas de remède simple au surplus des eaux souterraines. Un pompage en amont du réacteur a été mis en place qui a permis de réduire les entrées d'eau de 700 à 350 m3/jour. Chaque jour 350 tonnes d’eau contaminée sont pompées, traitées pour être recyclées ou stockées. Début 2016, près de 640 000 m3 avaient été stockés dans des réservoirs, 97 % ayant été épurés. Une partie des réservoirs initiaux, sont progressivement remplacés par des réservoirs soudés et bien étanches.

Par ailleurs, une paroi étanche de 800 m de long a été construite. Elle descend à 23 m de profondeur en bord de mer jusqu’à une couche géologique argileuse étanche. L’eau de la nappe phréatique, contaminée suite à son passage dans et autour des réacteurs, est prélevée en amont de cette paroi, traitée et rejetée en mer après épuration depuis fin 2015.

Ensuite une barrière de 1400 m de long encerclant les 4 réacteurs, et descendant jusqu’à une couche géologique étanche à 27 m de profondeur, a été réalisée entre 2014 et 2016. Un barrage est obtenu en gelant le sol. A l'intérieur les sols sont drainés autour des bâtiments, les eaux contaminées sous-jacentes pompées pour épuration. Ce mur de glace pharaonique , a été mis en service fin 2016. Cette paroi étanche vise à réduire le débit entrant de la nappe phréatique dans les soubassements des réacteurs et limiter ainsi les volumes d’eau contaminée.

Une solution pour désengorger les réservoirs consisterait à rejeter en haute mer les eaux les moins radioactives. La dilution d'eaux peu radioactives augmenteraient de façon imperceptible la radioactivité de l'océan voisin et présente moins de risques que l'accumulation d'eaux radioactives dans des citernes pas toujours étanches. L'autorisation de tels rejets a été difficile à obtenir (Dans notre société moderne, bon sens et logique ne prévalent pas toujours). Pour l'instant, l’autorité de sûreté japonaise a autorisé, en concertation avec les pécheurs, le rejet en mer des eaux de nappe amont et aval après épuration et contrôle.

Principe du "mur de glace"
Le mur entourera les 4 réacteurs et les isolera et de la nappe phréatique et de de l'océan. L'étanchéité sera assurée par le réfrigération des sols
DR
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Source : Le démantèlement de la centrale de Fukushima Daïchi : un long processus, J-P Pervès, Revue Générale Nucléaire N°5 septembre-octobre 2014

Documents à lire
Le lecteur intéressé par les suites de l'accident de Fukushima pourra consulter les bilans et documents suivants, établis par des ingénieurs compétents :
- Fukushima 2017 : Etat des lieux et perspectives (page 4), par J-P Pervès, V.Faudon, Th.Hurel (pdf - mars 2017
- Fukushima, 5 ans après, Jean-Pierre Pervès et Maurice Mazière (GR21) (RGN mars 2016)
- Fukushima, 4 ans après, Isabelle Jouette (RGN mars 2015)