Livre blanc du Tritium

85 Le tritium dans l’environnement 7 2 2 Modélisation de la dispersion du tritium et des processus physiques associés au sein des hydrosystèmes d’eau douce Transferts au sein des hydrosystèmes. Dès lors que du tritium se retrouve dans un hydrosystème, son devenir dépend des mouvements des masses d’eau et des gradients de concentration. Les mouvements des masses d’eau sont décrits par les lois classiques de l’hydrodynamique et déterminent le champ des activités volumiques sous l’effet des mécanismes de transport de diffusion et de dispersion. En pratique, il existe de nombreuses méthodes pour modéliser ces mécanismes. Ces méthodes s’échelonnent depuis des modèles numériques qui décrivent l’évolution temporelle des activités volumiques en tout point du domaine, jusqu’aux modèles de dilution qui s’appuient sur des hypothèses de dilution complète et instantanée des flux de tritium au sein des volumes d’eau considérés. Le choix de la méthode doit tenir compte de la dynamique des flux tritiés (permanents ou transitoires), des caractéristiques de l’hydrosystème (rivière, lac…) et de la localisation de la zone d’intérêt (distance au rejet, zone de bon mélange…). De récents travaux menés dans le cadre du programme EMRAS (Environmental Modelling for Radiation Safety) de l’AIEA ont montré la pertinence de plusieurs modèles opérationnels utilisés pour représenter les transferts le long d’un hydrosystème tel que celui de la Loire (Goutal et al., 2008). Pour le cas particulier des écoulements lents associés à des hauteurs d’eau importantes (lacs, barrages), il est également nécessaire de tenir compte des caractéristiques thermiques de la colonne d’eau desquelles dépendent les échanges verticaux. Apports anthropiques directs. Du point de vue de la modélisation, les rejets d’effluents liquides dans un milieu aquatique constituent des donnéesd’entréequidépendentde l’espaceetdutempsetqui s’expriment en débit d’activité (Bq.s-1). De façon générale, le fonctionnement des installations nucléaires conduit à des rejets de type « bouffées ». Ceci induit d’importantes variations spatiotemporelles des activités volumiques de l’hydrosystème et soulève des interrogations quant à la pertinence des modèles à l’équilibre (Yankovich et al., 2008). Apports du bassin versant. En pratique, les apports d’un bassin versant sont modélisés par des fonctions de transfert plus ou moins empiriques qui tiennent compte des caractéristiques du bassin versant (pente, type et nature du sol, couvert végétal, …), de la météorologie (pluviométrie) et des conditions de contamination du bassin versant (dépôt atmosphérique, contamination partielle ou ponctuelle…). Pour le tritium, des recherches bibliographiques (Garcia-Sanchez, 2005) ont montré qu’il existe peu de travaux pour caractériser ces fonctions de transfert. A partir d’un dépôt sur un bassin versant, les quelques études disponibles indiquent une période moyenne de transfert à l’exutoire de 3,5 ans (Dominik et al., 1987; Joshi and McCrea, 1992). Échanges avec l’atmosphère. Les échanges de tritium entre les hydrosystèmes et l’atmosphère s’effectuent principalement selon deux mécanismes : les échanges entre l’eau tritiée de l’hydrosystème et la vapeur d’eau tritiée de l’atmosphère et les apports par les précipitations. L’annexe 2 présente des équations qui permettent de décrire ces deux mécanismes. Échanges avec l’eau interstitielle des sédiments. Bien que ces échanges puissent, dans certains cas, représenter la principale source de contamination d’un hydrosystème (Bolsunovsky and Bondareva, 2003), ils sont rarement traités dans les modèles de transfert qui s’intéressent la plupart du temps à l’activité massique ou surfacique du sédiment sec. Pourtant, un sédiment est constitué d’eau et de particules solides et l’activité massique de ce mélange n’est pas nulle dès lors que du tritium se trouve dans l’eau interstitielle. L’annexe 3 présente les principales équations décrivant les phénomènes mis en jeu lors de ces échanges. Conclusions. A l’heure actuelle, la modélisation des transferts abiotiques de tritium au sein des hydrosystèmes continentaux traite essentiellement les transferts dans la colonne d’eau par les mécanismes de transport, de diffusion et de dispersion. Les échanges aux interfaces avec l’atmosphère et les sédiments ne sont guère considérés. De même, les échanges entre les formes HTO et OBT ne sont généralement pas considérés dans les bilans de masse présentés pour les hydrosystèmes. Figure 7.2 - Exemple de comparaison modèle / mesures utilisant le tritium dissous comme traceur des rejets dans l’environnement proche d’un émissaire (Bailly du Bois et al., 2006)

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