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Césium 137



Un radioisotope important de 30 ans de période

Le césium-137 est un élément radioactif dont la durée de vie est considérée comme moyenne. Sa période est de 30,15 ans. Cet isotope du césium est un émetteur de rayons bêta dont l'énergie moyenne est de 187 keV. Les désintégrations sont accompagnées dans 85% des cas d'un rayon gamma énergique de 661,6 keV. Ce gamma caractéristique permet de détecter la présence de très faibles quantités de ce césium radioactif.

Le césium-137 est produit avec une relative abondance dans les réactions de fission. L'importance de ce produit de fission tient au fait qu'à l'échelle d'une centaine d'années, il constitue la principale source de radioactivité des déchets des réacteurs nucléaires avec le strontium-90 et les isotopes du plutonium. Il constitue la principale source de contaminations des sols, après un rejet majeur de radioactivité dans l'environnement.

Pour la gestion des déchets radioactifs, les deux principaux produits de fission dits à vie moyenne sont en effet le césium-137 et le strontium-90. Ces deux noyaux sont produits à raison de 24 et 10 kg par an dans le combustible usé d'un réacteur REP à eau pressurisée conventionnel.

L'Industrie utilise parfois pour certaines applications les rayons gamma de sources de césium-137, mais moins souvent que ceux de sources de cobalt-60.

Césium et chaîne alimentaire
Le césium-137 est la principale source de contamination de la chaîne alimentaire due aux essais nucléaires et à l'accident de Tchernobyl. Peu mobile, il s'enfonce lentement dans le sol. La contamination se fait d'abord par les feuilles, puis les racines. Ce sont aujourd'hui les champignons - à cause du mycélium - et le gibier qui sont les plus contaminés. Cette contamination est très variable : de 15 à 5000 Bq/kg pour les champignons et jusqu'à 5000 Bq/kg pour le gibier. Cependant, pour être exposé à une dose efficace annuelle de 1mSv, il faudrait vivre en forêt et se nourrir quotidiennement de produits des bois.
IRSN/dessin : Martine Beugin

Le césium des essais nucléaires et des accidents de réacteurs



Le césium-137 a été répandu sur terre lors des essais dans l'atmosphère des armes atomiques. Cet isotope contribuait dans les années 60 entre 1 et 4 % de la radioactivité naturelle du corps humain. Elle a beaucoup décru depuis, davantage du fait de la dispersion, de la fixation dans le sol que du temps écoulé.

Le césium-137 est également un des principales sources d'exposition radioactive lors des accidents de réacteurs comme ceux de Tchernobyl et Fukushima. Sa durée de vie est longue. Le principal mode d'exposition est une exposition externe due à ses rayons gamma. Cette exposition peut être mesurée par des ports de dosimètres. C'est cette exposition qui figure sur les cartes de contamination publiée après ces deux accidents.

Le césium peut être également à l'origine d'une exposition interne si il est ingéré et se retrouve dans la chaîne alimentaire. Des atomes de césium participent au cycle végétal, entrant dans les plantes par les racines et retournant à la terre quand la plante meurt.

Lors de l'accident de Tchernobyl, une quantité importante de cet isotope a été disséminée. Toutefois, les mesures montrent que le niveau de césium dans l'atmosphère est retombé depuis 1995 au-dessous de ce qu'il était avant l'accident en 1986, même si 15 ans après du césium-137 était encore détectable chez des sangliers sauvages de Croatie et des rennes de Norvège.

Dans l'environnement, le césium est assez mobile. Après un accident, il se dépose au sol principalement sous l'effet de la pluie. Il est d'abord intercepté par le feuillage. Le césium déposé sur les feuilles et l'herbe broutée par les animaux peut alors passer dans la chaine alimentaire (lait, viande, salades). L'herbe broutée, les feuilles tombées, c'est par les racines que les plantes aborbent le césium la saison ou l'année suivante. Comme cette absorption par les racines est faible, la présence de césium-137 dans l'alimentation décroit beaucoup plus rapidement que la décroissance radioactive.

Fixé par des minéraux et en particulier par les milieux argileux, il reste en surface du sol. Proche chimiquement du potassium, il se retrouve notamment dans la litière des forêts à cause du feuillage. Le mycélium, partie vivace des champignons qui se développe à quelques centimètres sous la surface du sol, piège le césium. Il peut se concentrer dans les champignons et le gibier de certaines forêt ou dans la chair de certains poissons fouillant un littoral contaminé.

Evolution du Césium-137 dans le corps humain
L'activité du césium-137 dans le corps humain a été mesurée aux environs du laboratoire de Mol, dans le nord de la Belgique, depuis près d'un demi-siècle. Bien que ce laboratoire soit éloigné des pas de tirs des essais nucléaires et de Tchernobyl, on observe très bien le pic d'activité dû à ces essais et celui, environ 4 fois moindre, de Tchernobyl. Dans les deux cas,la décroissance du césium-137 dans le corps humain est beaucoup plus rapide que la décroissance radioactive naturelle dont la période est de 30 ans.
SCK-GEN (Source Jean Louis Genicot)

Effets sanitaires - Absorbé par l'homme, le césium se répartit dans les muscles. Sa période biologique est de 100 jours, laps de temps au bout duquel il est éliminé de l'organisme. Cette élimination relativement rapide réduit sa nocivité. Elle signifie qu'un noyau de césium-137 seulement sur 160 absorbés se désintègre dans le corps humain.

La communauté scientifique internationale s’accorde à dire que le césium se diffuse de manière homogène dans la masse musculaire. Cependant, selon certains chercheurs russes, le césium-137 pourrait avoir tendance à se concentrer dans le muscle cardiaque et y engendrer des pathologies cardiaques, comme des arythmies. Cependant, rien ne prédispose à priori une telle concentration sur ce muscle particulier.

Bien qu'un tel lien soit improbable, la question est importante. Pour en avoir le coeur net, une étude a été lancée en mai 2009, par l’IRSN et des hôpitaux de Briansk - une des régions les plus contaminées par l’accident - pour savoir si cet effet du césium-137 existe. La réponse est attendue vers 2013-2014.

SUITE : Le Césium à Tchernobyl

Traduction anglaise