La radioactivité très diluée de la centrale nucléaire de Fukushima devient un traceur océanique, offrant de nouvelles perspectives en matière de circulation océanique

Programme de surveillance pour suivre le mouvement de la radioactivité

Programme de surveillance pour suivre le mouvement de la radioactivité

Il existe diverses méthodes pour étudier la circulation océanique; la majorité d'entre elles sont planifiées, toutefois, il peut arriver de certaines ne le soient pas comme c'est le cas pour un traceur qui a accidentellement fini dans l'océan Pacifique le 11 mars 2011. Ce jour-là un tremblement de terre sous-marin au large de la côte nord-est du Japon a déclenché un tsunami, causant des dommages considérables à une centrale nucléaire à Fukushima au Japon. Cette catastrophe naturelle a entrainé un rejet de césium 137 (137Cs) et de césium 134 (134Cs) radioactifs, qui sont des produits courants de la fission nucléaire, directement dans le nord-ouest de l'océan Pacifique.

Le panache de césium radioactif s'est finalement propagé vers le nord-est, notamment dans le courant du Kuroshio. La modélisation informatique du transport océanique prédisait que la radioactivité prendrait plusieurs années pour se rapprocher de la ligne de côte canadienne.

Après le tsunami de mars 2011 qui a gravement endommagé une centrale nucléaire à Fukushima, au Japon, et a entraîné le rejet de grandes quantités de césium 137 (137Cs) et de césium 134 (134Cs) radioactifs dans le nord-ouest de l'océan Pacifique, Pêches et Océans Canada a mis en place un programme de surveillance pour suivre le mouvement de la radioactivité dans le Pacifique, vers le nord-est de l'océan Pacifique et l'océan Arctique.

John N. Smith, MPO

Programme de surveillance des océans canadiens

Dans le cadre de la réponse du Canada à l'accident de Fukushima, Pêches et Océans Canada a lancé un programme de surveillance visant à suivre le mouvement de la radioactivité de Fukushima vers le nord-est de l'océan Pacifique et l'océan Arctique, notamment à travers l'océan Pacifique. Ce programme de surveillance, établi par deux chercheurs, John N. Smith de l'Institut océanographique de Bedford et Robin Brown de l'Institut des sciences de la mer, a permis de faire d'intéressantes constatations, y compris une observation selon laquelle la radioactivité s'est déplacée plus rapidement que prévu.

M. Smith a déclaré : « Malgré l'incident de Fukushima, les mesures de césium radioactif dans les eaux océaniques sont nettement inférieures aux niveaux qui pourraient avoir des effets nocifs sur l'environnement. Notre intérêt se porte donc sur l'utilisation du césium comme traceur afin d'en apprendre davantage sur la circulation océanique et de tester les modèles de transport océanique qui ont été utilisés pour prévoir la destination de la radioactivité. »

Échantillonnage d'eau de mer sur la ligne P

Les échantillons d'eau recueillis par l'équipe de recherche

Les échantillons d'eau recueillis par l'équipe de recherche

Durant des missions régulières du NGCC John P. Tully menées en juin 2011, 2012 et 2013, l'équipe de recherche a prélevé des échantillons d'eau dans un réseau de stations de surveillance océanographique connue sous le nom de « ligne P », qui s'étend sur environ 1 500 kilomètres vers l'ouest dans l'océan Pacifique, à partir de Victoria en Colombie-Britannique. Des échantillons de 30 à 50 litres d'eau ont été analysés afin d'y détecter des niveaux de radioactivité provenant de Fukushima. En 2012, des échantillons ont également été recueillis à diverses stations de l'Arctique en vue d'évaluer le débit entrant de radioactivité, de l'océan Pacifique jusqu'à la mer de Beaufort.

On a analysé les échantillons d'eau recueillis par l'équipe de recherche dans le réseau de stations de surveillance océanographique connue sous le nom de « ligne P », qui s'étend sur environ 1 500 kilomètres vers l'ouest dans l'océan Pacifique, à partir de Victoria en Colombie-Britannique, afin d'y détecter des niveaux de radioactivité artificielle provenant de Fukushima. La surveillance du transport dans l'océan des radionucléides 137Cs et 134Cs devrait nous permettre de mieux connaître la circulation océanique et de mettre à l'essai les modèles de transport océanique utilisés pour prédire où irait la radioactivité.

Marie Robert, MPO
les échantillons d'eau de mer prélevés le long de la ligne P

les échantillons d'eau de mer prélevés le long de la ligne P

D'après le Dr Smith, « il est important de noter que la radioactivité de fond est présente dans l'ensemble de l'environnement. Il existe deux types de radioactivité de fond : le premier type est produit naturellement dans l'environnement et découle d'éléments radioactifs d'uranium et de thorium qui se trouvent dans des roches, le sol, l'eau et l'air, tandis que le deuxième type, qui est une radioactivité artificielle, provient de la retombée radioactive d'essais dans l'atmosphère d'armes nucléaires, qui sont menés par plusieurs pays depuis le début des années 1950.

Chaque fois que nous mesurons la radioactivité dans les océans, nous devons également tenir compte du fait qu'il y existe déjà une radioactivité de fond. Notre programme de surveillance doit déterminer la proportion de radioactivité qui résulte de l'incident de Fukushima plutôt que les sources naturelles de radioactivité ou la radioactivité liée à l'essai antérieur d'armes nucléaires. » Pénétration de césium 134 (134Cs).

La teneur de fond naturelle de 137Cs a été mesurée dans les océans depuis les années 1950. Cependant, d'après M. Smith, l'incident de Fukushima a produit autant de 134Cs que de 137Cs. Compte tenu du fait que le 134Cs a une demi-vie de deux ans, ce qui signifie que la moitié de cet isotope se décompose sur une période de deux ans, les scientifiques savent qu'il n'en existe plus dans l'environnement qui émane de l'essai d'armes nucléaires. En revanche, le 137Cs, qui a une demi-vie de 30 ans, demeure dans l'environnement bien plus longtemps, et il existe une importante quantité résiduelle de cet isotope dans l'environnement, qui tire son origine des essais antérieurs d'armes nucléaires.

Distribution du 137Cs en provenance de Fukushima le long de la ligne P en juin 2013 (ci-dessus). C'est à la station P26, dans l'océan Pacifique, à 1 500 kilomètres à l'ouest de Victoria (C.-B.), que les niveaux de 137Cs étaient les plus élevés, pour diminuer progressivement vers l'est jusqu'à la station P1, sur le plateau continental. Jusqu'à présent, les échantillons d'eau de mer prélevés le long de la ligne P indiquent que les mesures de 137Cs provenant de Fukushima sont très diluées et nettement inférieures aux niveaux qui pourraient avoir des effets nocifs sur l'environnement; en effet, elles sont plus de 1 000 fois inférieures à la concentration maximale admissible (CMA) canadienne dans l'eau de mer.

John N. Smith, MPO

M. Smith précise : « Nous savons avec certitude que si nous détectons du 134Cs dans les échantillons d'eau prélevés dans l'est de l'océan Pacifique, cet élément provient de Fukushima ».

Parmi les constatations du programme de surveillance à ce jour :

  • L'analyse d'eau de mer prélevée au large de la Colombie-Britannique le long de la ligne P jusqu'à présent montre que la concentration de 137Cs provenant de Fukushima dans l'eau de mer est très diluée. Les niveaux mesurés de 137Cs provenant de Fukushima sont plus de 1 000 fois inférieurs à la concentration maximale admissible (CMA) canadienneNote de bas de page 1 dans l'eau de mer.
  • En juin 2011, des niveaux de 137Cs mesurés à une profondeur de 1 000 mètres le long de la ligne P coïncidaient avec la quantité de radioactivité de fond provenant des sources de retombée radioactive connues dans le nord de l'océan Pacifique. Aucune quantité de 134Cs n'a été détectée dans les échantillons d'eau de 2011. Cela signifie que le césium provenant de Fukushima ne s'était pas encore propagé dans l'est de l'océan Pacifique avant juin 2011. En juin 2012, de très faibles niveaux de 134Cs ont été détectés dans des échantillons d'eau prélevés dans les 50 mètres supérieurs d'eau à la station P26 située à 1 500 km à l'ouest de Victoria en Colombie-Britannique. Cela indiquait que la radioactivité en provenance de Fukushima commençait tout juste à arriver. Étant donné que le niveau de radioactivité n'avait pas encore été détecté à la station P4 située au sud de l'île de Vancouver, on a établi que la radioactivité n'avait pas encore atteint cette zone.
  • Le temps qu'a pris cette radioactivité pour arriver dans l'est de l'océan Pacifique a été plus court que le délai prévu par modélisation informatique du transport océanique. Par exemple, un scénario de modélisation informatique prévoyait que le césium transporté par l'eau n'arrive pas dans le nord-est de l'océan Pacifique avant 2015.
  • En septembre 2012, des échantillons d'eau prélevés dans la mer des Tchouktches et au sud du bassin Canada au cours d'une mission régulière du NGCC Louis S. St. Laurent n'ont pas révélé de concentration détectable de 134Cs. Cela indique qu'il n'y a pas eu de transport important de la radioactivité de Fukushima à travers le détroit de Béring à cette période-là.
  • En juin 2013, des échantillons d'eau ont révélé du 134Cs dans les 100 mètres supérieurs de la couche d'eau à toutes les stations de surveillance le long de la ligne P, ce qui indique que le signal de la radioactivité de Fukushima était totalement arrivé sur le plateau continental de l'Amérique du Nord, bien qu'à des niveaux très faibles. Les niveaux de 134Cs ont diminué graduellement d'ouest en est (le niveau le plus élevé ayant été relevé à la station P26 et le niveau le plus bas ayant été relevé à la station P1 sur le plateau continental), ce qui concorde avec le transport du césium de Fukushima de l'intérieur de l'océan vers la partie est du plateau continental de la côte Pacifique.

En soustrayant la teneur de fond naturelle de 137Cs des niveaux mesurés après l'accident, l'équipe de recherche a été en mesure de distinguer la proportion de 137Cs dans l'échantillon d'eau de l'océan Pacifique en provenance de Fukushima de celle des retombées radioactives.    

Pas de menace pour l'environnement

Les scientifiques prévoient que les éléments radioactifs transportés par les océans en provenance de Fukushima passeront presque entièrement du nord-ouest au nord-est de l'océan Pacifique au cours des cinq prochaines années. M. Smith indique qu'il est important de noter que la quantité de 137Cs dans l'océan en provenance de Fukushima est maintenant à peu à près équivalente à la teneur de fond naturelle de 137Cs émanant des retombées radioactives qui existaient déjà dans l'océan et qui est très faible.

Il précise que « même si les niveaux de césium radioactifs futurs dans l'est de l'océan Pacifique devaient augmenter en raison du transport océanique, ces niveaux demeureront bien en dessous des niveaux préoccupants pour la santé humaine et l'environnement, y compris la faune et la flore marines. »

Des modèles informatiquesNote de bas de page 2 de transport océanique prévoient que les concentrations de césium au large de la ligne de côte nord-américaine augmenteront modestement à l'avenir, « atteignant probablement leur plus haut niveau dans les deux prochaines années avant de se stabiliser » selon M. Smith.

Pêches et Océans Canada continuera de prélever des échantillons au large de la côte Pacifique du Canada le long de la ligne P pour détecter la radioactivité en provenance de Fukushima. Les objectifs du programme d'échantillonnage d'eau sont de déterminer l'atteinte de niveaux de pointe, de vérifier la nature de ces niveaux de pointe, et de comparer le déclin ultérieur des niveaux avec les niveaux prévus par divers modèles informatiques.

Selon le M. Smith, « des données issues de l'échantillonnage continu seront utilisées pour évaluer et valider les modèles de transports qui sont utilisés pour une grande variété de recherches océanographiques. »

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