Risques Technologiques
Urgences radiologiques
Préparé par le TESEC, Centre européen de sécurité technologique (Kiev, Ukraine)
En 1986, l’accident nucléaire de Tchernobyl laissait la planète en état de choc. Plus de 100 000 personnes, au Bélarus, en Ukraine et en Russie étaient évacuées de la zone contaminée. Près de 5 millions d’autres furent exposées aux radiations. La France, l’Allemagne, la Pologne et d’autres pays européens mirent en œuvre des mesures de protection contre les rayonnements ionisants. En 2011, la catastrophe de Fukushima rappela au monde que le risque nucléaire existe partout où se dressent des centrales nucléaires.
La perception publique des accidents de Tchernobyl et de Fukushima révéla un manque de vulgarisation des risques radioactifs liés au rejet de radionucléides. Ces deux événements démontrèrent également qu’en cas de catastrophe, la seule source d’informations fiable aux yeux de la population reste sa propre analyse des informations transmises, en fonction des connaissances de base dont elle dispose.
De nos jours, dans certains pays, la part du nucléaire dans la production d’électricité dépasse les 50 %. Des matières radioactives sont utilisées en médecine, dans l’industrie, dans les transports, par l’armée et dans d’autres secteurs d’activité. Nous sommes tous exposés à la radioactivité naturelle due aux rayonnements émanant de l’espace et de la Terre (massifs granitiques, minéraux porteurs de thorium), de la potasse radioactive que nous ingérons ou du radon que nous inhalons. Nous vivons exposés aux rayonnements. Mais il existe également d’autres risques : celui de périr des suites d’une irradiation en cas d’accident nucléaire ou radiologique, par exemple.
Le terme « urgence radiologique » fait généralement référence à des
événements impliquant la libération de niveaux significatifs de radioactivité
et l’exposition des travailleurs ou du grand public aux radiations à la suite
d’un accident nucléaire ou radiologique. La source du danger est le rayonnement
ionisant – le flux de particules alpha, bêta ou gamma, qui est essentiellement
le résultat de la désintégration radioactive. Lorsque l’énergie du rayonnement
est absorbée par la matière, des modifications chimiques se produisent aux
niveaux atomique et moléculaire. La quantité d’énergie de rayonnement absorbée
par gramme de matière est appelée la dose absorbée. Les dommages causés aux
tissus par une forte dose de rayonnement sont si importants que l’organisme n’a
pas le temps de régénérer de nouveaux tissus. L’effet devient alors visible et
présente de nombreuses caractéristiques de la brûlure thermique, mais il est
généralement beaucoup plus profond et plus durable. Des niveaux extrêmement
élevés d’exposition aiguë aux rayonnements peuvent entraîner la mort en
quelques heures, jours ou semaines.
Les êtres humains sont principalement exposés aux rayonnements naturels du
soleil, aux rayons cosmiques et aux éléments radioactifs naturels présents dans
les roches, les aliments et l’environnement. Le radon, qui émane du sol, est
une autre source importante de rayonnement naturel. Les rayons cosmiques
provenant de l’espace comprennent des protons, des électrons, des rayons gamma
et des rayons X.
Les principaux éléments radioactifs présents dans la croûte terrestre sont
l’uranium, le thorium et le potassium, ainsi que leurs dérivés radioactifs. Ces
éléments émettent des particules alpha et bêta, ou des rayons gamma.
Les doses moyennes d’exposition de la population dues à l’ensemble de
l’industrie nucléaire et des sources radioactives artificielles représentent
environ 1 % des doses dues aux rayonnements naturels, mais l’exposition en cas
d’accident nucléaire ou radiologique peut être bien plus élevée et suffisante
pour entraîner la mort.
Contexte de la radioactivité. Tous les matériaux sont composés
d’atomes. Un atome est constitué d’un noyau chargé positivement et d’électrons
chargés négativement, qui l’entourent. Un noyau atomique est constitué de
protons et de neutrons chargés positivement, qui sont dépourvus de charge. La
charge du noyau est égale au nombre de protons qu’il contient.
Les propriétés chimiques des atomes
dépendent uniquement du nombre d’électrons, égal au nombre de protons dans le
noyau. Il existe des atomes ayant les mêmes propriétés chimiques, mais un
nombre différent de neutrons dans le noyau. Par conséquent, ils ont des
propriétés physiques différentes. Certains de ces atomes peuvent être instables,
ou radioactifs.
La radioactivité est la capacité de certains noyaux à se transformer
spontanément en un autre noyau ou en un même noyau avec moins d’énergie.
L’énergie supplémentaire est libérée en émettant des particules alpha, bêta ou
gamma (dans certains cas particuliers, des neutrons ou d’autres particules
peuvent être libérés).
Les atomes ayant les mêmes
propriétés chimiques et un nombre différent de neutrons dans le noyau sont
appelés isotopes ou nucléides. Les isotopes radioactifs sont appelés
radionucléides. Par exemple, il existe
trois principaux isotopes de l’hydrogène. L’isotope léger a un noyau avec un
seul proton et il est stable, son numéro de masse atomique est donc A=1, et son
symbole est 1H. Le deutérium est un autre isotope de l’hydrogène ;
il possède un noyau composé d’un proton et d’un neutron, et il est également
stable. Son numéro de masse atomique est A=2, et son symbole est 2H. Mais l’isotope de l’hydrogène, dont le noyau
est constitué d’un proton et de deux neutrons, est instable. Son symbole est 3H
et son nom est tritium. L’isotope stable de l’iode est 127I ;
l’isotope 131I (ou iode – 131) est radioactif. Les deux isotopes ont
les mêmes propriétés chimiques. Les éléments chimiques dans la nature sont dans
certains cas le mélange d’isotopes stables et à longue durée de vie, par
exemple le potassium normal, qui est présent dans les minéraux et les aliments,
est un mélange d’isotopes stables 39K et 41K et d’isotope
radioactif à longue durée de vie 40K.
Si un isotope est radioactif, quelle est l’unité de radioactivité ? Une
désintégration par seconde est une unité de radioactivité appelée becquerel
(symbole Bq). L’ancienne unité curie (Ci) est égale à 3,7×1010 Bq.
Les différents isotopes radioactifs (radionucléides) ont des taux de
désintégration différents. Le taux de désintégration est caractérisé par une
demi-vie, qui est la période pendant laquelle la moitié de tous les
radionucléides se désintègrent, se transformant en d’autres atomes. Au cours de
la demi-vie, la radioactivité diminue deux fois, après 2 demi-vies 4 fois,
après 3, 8 fois, etc. Les radionucléides à courte durée de vie ont une
radioactivité plus élevée que les mêmes quantités de radionucléides à longue
durée de vie. Par exemple, le 131I a une demi-vie de 8,02 jours et
le césium-137 (137Cs) a une demi-vie de 30,07 ans, ce qui signifie
que le 131I a une radioactivité 1370 fois supérieure à celle du 137Cs.
L’énergie nucléaire pourrait être libérée non seulement par la
désintégration radioactive, mais aussi par une réaction nucléaire, qui se
produit lorsque certains noyaux interagissent avec d’autres et créent de
nouveaux noyaux, et pourrait générer de l’énergie. Notre Soleil et d’autres
étoiles brillent grâce aux réactions nucléaires. Tous les réacteurs nucléaires
existants produisent de l’énergie par une réaction en chaîne de fission
nucléaire, qui, malheureusement, produit des déchets radioactifs très
importants – la principale source de danger radiologique. En théorie, il est possible de créer des
réactions nucléaires qui produiront de l’énergie sans déchets radioactifs, mais
pour l’instant, personne ne sait comment faire. C’est un bon sujet de recherche
pour l’avenir.
Un accident nucléaire est un accident impliquant un dispositif utilisant une réaction en chaîne nucléaire contrôlée dans un but quelconque. Par exemple, un réacteur nucléaire contient du combustible nucléaire qui, par une réaction nucléaire en chaîne auto-entretenue et contrôlée, produit de la chaleur, fait tourner des turbines et produit de l’électricité. En raison de l’énergie impliquée dans ce processus, il est possible qu’une quantité considérable de matières radioactives soit libérée et dispersée dans l’environnement. Un tel rejet serait dû à un « accident nucléaire » et entraînerait une urgence radiologique. Normalement, les accidents nucléaires avec rejet dans l’environnement sont très rares, mais ils peuvent entraîner une dispersion importante de matières radioactives.
Un accident radiologique est provoqué par la perte de sources de rayonnement, des accidents pendant le transport de sources ou de matériaux radioactifs, des erreurs d’équipement ou des erreurs humaines dans le fonctionnement des sources de rayonnement. Il peut entraîner une urgence radiologique s’il y a un risque d’exposition humaine.
Les sources, souvent appelées « sources scellées », sont généralement de petits conteneurs métalliques dans lesquels une petite quantité de matériau radioactif est scellée.
Réacteurs nucléaires et accidents radiologiques. Les réacteurs nucléaires sont la plus grande source de rayonnement et la plus grande source de risque radiologique. À l’heure actuelle, le principal moyen de production d’énergie nucléaire est la réaction en chaîne de fission nucléaire. Des noyaux lourds comme l’uranium 235 (235U) se divisent en deux autres noyaux légers et quelques neutrons. Les excès d’énergie nucléaire se transforment finalement en énergie thermique, puis en électricité. Le principal problème est la sécurité. Les noyaux produits par la fission sont radioactifs.
Aujourd’hui, environ 10 % de l’électricité mondiale est produite de cette manière. Il y a environ 300 000 tonnes de combustible usé hautement radioactif en stockage. La quantité de combustible usé augmente d’environ 12 000 tonnes par an.
Dans une centrale nucléaire, la source de chaleur est le cœur du réacteur. Une source de chaleur fournit de la chaleur pour générer de la vapeur. Un turbogénérateur utilise l’énergie de la vapeur pour faire tourner une turbine qui produit de l’électricité. La pompe fournit la force nécessaire pour faire circuler l’eau dans le réacteur et les autres systèmes.
Le combustible nucléaire généralement utilisé se présente sous la forme de dioxyde d’uranium (UO2). Le dioxyde d’uranium est transformé en pastilles de combustible cylindriques. Ces pastilles sont empilées bout à bout pour former une barre de combustible qui est enveloppée dans une gaine de combustible.
Chaque réacteur contient une énorme quantité de
radionucléides. S’ils étaient distribués à tous les habitants du monde, les
gens seraient fortement exposés. L’activité principale dans les réacteurs
provient des produits de fission, qui ont des propriétés chimiques différentes
– des gaz comme le xénon-133 (133Xe), des éléments volatils comme l’iode-131
(131I) ou le césium-137 (137Cs), ou des matériaux solides comme le strontium-
90 (90Sr) ou les isotopes du plutonium. Le principal problème pour
l’exploitation sûre d’un réacteur est le blocage du rejet éventuel de
radionucléides dans l’environnement.
Quatre barrières empêchent le rejet de produits de fission radioactifs
du cœur du réacteur dans l’environnement : les pastilles de combustible, les
gaines de combustible, la cuve du réacteur et l’enceinte de confinement. Les
crayons de combustible piègent 99 % de tous les produits de fission dans les
pastilles de combustible et le 1 % restant dans la gaine de combustible. Si le
cœur n’est pas suffisamment recouvert d’eau pour assurer son refroidissement,
il pourrait surchauffer et provoquer une rupture de la gaine de combustible,
puis une fusion du combustible. Même si la gaine du combustible venait à se rompre,
deux autres dispositifs empêchent un rejet dans l’atmosphère. Le cœur du
réacteur est situé dans une cuve de réacteur (pour les principaux types de
réacteurs), dont les parois sont en acier d’une trentaine de centimètres
d’épaisseur. L’enceinte de confinement est la dernière barrière entre les
produits radioactifs et l’environnement (tous les types de réacteurs ne
disposent pas d’une enceinte de confinement et ont moins de barrières de
sécurité). Elle est constituée de béton armé de haute densité, dont l’épaisseur
peut atteindre deux mètres. L’enceinte de confinement est construite pour
résister aux accidents graves et aux risques naturels et technologiques (comme
la chute d’un avion). Même si les trois premières barrières sont endommagées,
l’enceinte de confinement devrait empêcher tout rejet significatif de produits
de fission dans l’environnement.
La dose moyenne d’exposition due à
l’ensemble de l’industrie nucléaire et aux sources radioactives artificielles
est d’environ 1 % par rapport aux doses dues au rayonnement naturel, mais ce
n’est pas le cas des accidents nucléaires ou radiologiques.
Un accident nucléaire ou
radiologique désigne généralement des événements impliquant le rejet d’une
quantité importante de radioactivité par un réacteur (installation),
l’exposition des travailleurs et/ou du grand public aux radiations.
Les accidents radiologiques sont dus
à la perte de sources de rayonnement, à des accidents pendant le transport de
sources ou de matériaux radioactifs, à des erreurs d’équipement ou à des
erreurs humaines dans le fonctionnement des sources de rayonnement. Les
sources, souvent appelées « sources scellées », sont généralement de
petits récipients métalliques dans lesquels une petite quantité d’un matériau
radioactif est scellée. Les accidents de sources perdues sont ceux dans
lesquels une source radioactive est perdue, volée ou abandonnée. Une personne
trouvant ces sources et ne sachant pas ce qu’elles sont, les garde ou même les
ouvre et subit de graves expositions.
Les réacteurs nucléaires sont les
sources les plus puissantes de rayonnement et d’accident nucléaire. Si les
barrières empêchant la libération de la radioactivité du cœur du réacteur sont
endommagées, les premiers gaz radioactifs et les 131I ou 137Cs volatils seront
libérés dans l’environnement. L’un des types d’accident les plus graves est
l’accident de fusion du cœur. Un accident de fusion du cœur se produit lorsque
la chaleur générée par un réacteur nucléaire dépasse la chaleur évacuée par les
systèmes de refroidissement au point qu’au moins une barre de combustible
nucléaire dépasse son point de fusion. Un accident de fusion du cœur peut se
produire même après l’arrêt d’un réacteur, car le combustible continue à
produire de la chaleur par la désintégration des radionucléides. Lorsqu’un
réacteur nucléaire a été arrêté et qu’il n’y a pas de fission nucléaire en
chaîne, il existe toujours une source très élevée de production de chaleur due
à la désintégration radioactive des fragments de fission. Au moment de l’arrêt
du réacteur, la chaleur de désintégration représentera environ 6,5 % de la
puissance totale du cœur si le réacteur a eu un historique de puissance long et
régulier. Environ une heure après l’arrêt, la chaleur de désintégration sera
d’environ 1,5 % de la puissance précédente du cœur. Après un jour, la chaleur
de décroissance tombe à 0,4 %, et après une semaine, elle ne sera plus que de
0,2 %. Le taux de production de chaleur de désintégration continuera à diminuer
lentement au fil du temps ; la courbe de désintégration dépend des proportions
des différents produits de fission dans le cœur et de leurs demi-vies respectives.
Le chauffage des pastilles de
combustible peut entraîner la perte d’une partie des produits de fission de la
pastille. Si le xénon et l’iode radioactifs quittent rapidement la pastille, la
quantité de 134Cs et 137Cs, qui est présente dans l’espace entre la gaine et le
combustible, augmentera. Si les tubes de zircaloy qui retiennent les pastilles
sont brisés, il se produira un dégagement plus important de gaz radioactifs,
d’iode et de césium du combustible.
Le danger potentiel d’un accident
dans un réacteur nucléaire est l’exposition aux radiations. Cette exposition
peut provenir du rejet de matières radioactives du réacteur dans l’atmosphère,
généralement caractérisé par la formation d’un panache (semblable à un nuage).
La taille de la zone affectée est déterminée par la quantité et les propriétés
des matières radioactives rejetées par le réacteur, la direction et la vitesse
du vent, et les conditions météorologiques (telles que la pluie ou la neige),
qui entraîneraient rapidement les matières radioactives vers le sol, provoquant
un dépôt accru des radionucléides. Une contamination importante pourrait
affecter des zones situées jusqu’à 30 kilomètres du site de l’accident.
La dose de rayonnement reçue par le public au cours des
premiers jours d’un accident de réacteur nucléaire provient principalement de
cinq sources :
1) le rayonnement gamma externe provenant du nuage ou du
panache radioactif, appelé brillance du nuage ;
2) le rayonnement gamma externe provenant des matières
radioactives déposées sur le sol, appelé rayonnement du sol ;
3) le rayonnement bêta et gamma externe provenant des
matières radioactives déposées sur la peau et les vêtements, les bâtiments et
les arbres ;
4) l’exposition interne due à l’inhalation de matières radioactives
dans le panache ; et
5) l’exposition interne due à la consommation d’eau et
d’aliments contaminés.
Pendant un rejet, la dose
d’exposition due à la brillance du nuage, à la brillance du sol, à la
contamination de la peau et des vêtements et à l’inhalation de matières
radioactives est la plus dangereuse.
Après le passage du panache, la dose due à la lumière du sol et à la
consommation d’aliments et de lait contaminés devient la plus dangereuse. Les
doses dues à l’exposition externe et à l’inhalation peuvent être évitées ou
réduites par ce que l’on appelle des mesures de protection urgentes. Il s’agit de mesures de protection qui
doivent être mises en œuvre de manière urgente ou immédiate et qui comprennent
la mise à l’abri, l’évacuation et le blocage de la thyroïde. Les doses dues à
l’ingestion peuvent être réduites en limitant la consommation immédiate
d’aliments produits localement.
Les centrales nucléaires (utilisées à des fins énergétiques, militaires ou scientifiques) sont les sources de rayonnement les plus puissantes qui soient. La radioactivité de leurs cœurs est en effet plusieurs millions de fois supérieure à n’importe quelle autre source de rayonnement artificielle. Les opérations de construction et d’exploitation des centrales nucléaires sont surveillées de près et soumises à des réglementations rigoureuses, mais la probabilité d’un accident, bien qu’infime, existe toujours.
Dans une telle éventualité, le principal danger est encouru par les populations environnantes exposées aux radionucléides rejetés par la centrale dans l’atmosphère – généralement sous forme d’un panache (ou « nuage ») radioactif. Le périmètre de la zone contaminée est délimité en fonction de la quantité de matière radioactive libérée, de la direction et de la vitesse du vent ainsi que des conditions météorologiques (pluie, neige, etc.) susceptibles d’accélérer le dépôt des radionucléides au sol. La contamination peut atteindre un niveau significatif dans un rayon de 30 kilomètres autour du lieu de l’accident.
Les accidents radiologiques peuvent survenir dans les endroits où des matières radioactives sont utilisées, stockées ou transportées : centrales nucléaires, donc, mais aussi hôpitaux, universités, laboratoires de recherche, sites industriels, principaux axes routiers et ferroviaires, terminaux de containers. Des sources radioactives sont souvent utilisées dans les instruments de mesure industriels (hygromètres et densimètres par exemple). Si ces instruments ou d’autres équipements contenant des matières radioactives sont mis au rebut sans précautions ou envoyés pour recyclage comme de la vulgaire ferraille, la source scellée peut être « perdue » et irradier accidentellement ceux qui la trouvent. Ils font partie des contaminants radioactifs les plus fréquents dans les lots expédiés par les ferrailleurs. Une source radioactive fondue en aciérie risque de contaminer le reste du métal, l’équipement et l’installation complète. Surtout, elle peut exposer le personnel et les utilisateurs à des risques de contamination.
Des personnes ont été gravement irradiées après avoir trouvé une source et l’avoir conservée, voire ouverte par curiosité sans être conscientes du danger. Certains satellites emportent des matières radioactives comme source d’alimentation pour les vols longs. Il existe un risque de dispersion de ces dernières en cas d’accident lors du décollage ou de la rentrée dans l’atmosphère.
Les technologies nucléaires sont utilisées dans les secteurs de la santé, de la défense et de l’industrie. Les principales sources de rayonnement artificiel sont :
les réacteurs nucléaires et leurs installations annexes, comme celles qui servent à la préparation du combustible ;
- les installations médicales, comme les hôpitaux et les laboratoires pharmaceutiques ;
- les instituts de recherche et les établissements d’enseignement ;
- les sites de production d’armes nucléaires.
Plus de 400 réacteurs nucléaires sont actuellement en activité dans le monde (voir https://cnpp.iaea.org/pages/index.htm).
L’accident le plus grave dans l’histoire du nucléaire s’est produit le 26 avril 1986 lorsque le réacteur n° 4 de la centrale de Tchernobyl, ville de l’ancienne République ukrainienne de l’Union des républiques socialistes soviétiques, proche du Bélarus et de la Fédération de Russie, a explosé. L’explosion dispersa des radionucléides dans l’atmosphère pendant 10 jours, sous forme de gaz radioactifs, d’aérosols, de vapeurs condensées et de particules de combustible. Le rejet total fut estimé à 14×1018 Bq et la surface contaminée à plus de 200 000 km² dans toute l’Europe, à des niveaux de 137Cs supérieurs à 37 kBq/m2.
Les trois pays les plus touchés furent le Bélarus, la Russie et l’Ukraine, avec plus de 100 000 personnes évacuées. Au total, près de 5 millions de personnes furent exposées aux radiations. Des mesures de protection contre les rayonnements ionisants furent mises en œuvre en France, en Allemagne, en Pologne et dans d’autres pays européens.
Centre-trente-quatre cas de syndrome aigu d’irradiation (SAI) furent diagnostiqués chez les « liquidateurs » (personnel intervenu immédiatement après la catastrophe) exposés à des irradiations corporelles totales de 1 à 16 Gy. Vingt-huit moururent dans les trois mois qui suivirent. Selon de nombreuses études nationales et internationales, une conséquence sanitaire majeure de l’accident fut l’assimilation d’iode-131 par les jeunes, cause du développement de cancers de la thyroïde. Vingt-cinq ans après, 6 000 cas de cancers de la thyroïde avaient été diagnostiqués chez les Bélarussiens, les Russes et les Ukrainiens exposés à cette substance lorsqu’ils avaient entre 0 et 18 ans. Pour en savoir plus sur les dangers radiologiques, vous pouvez consulter le manuel « Connaissances de base sur les risques nucléaires : les leçons tirées de Tchernobyl et Fukushima ». http://tesec-int.org/BookletNHen2013.pdf
L’accident nucléaire de Fukushima-1 (Dai-ichi) s’est produit le 11 mars 2011. Il a conduit au rejet de radionucléides dans l’environnement. Cet accident résulte d’une succession de défaillances techniques consécutives à un tsunami provoqué par un séisme de magnitude 9. Les vagues soulevées par le tsunami ont inondé la centrale. Des signes évidents d’une fusion partielle du cœur des réacteurs 1, 2 et 3 apparurent rapidement. Des explosions d’hydrogène soufflèrent les toits des bâtiments abritant les réacteurs 1, 3 et 4 et une autre explosion endommagea l’enceinte de confinement du réacteur 2. De multiples incendies se déclarèrent au niveau du réacteur 4. Malgré leur arrêt immédiat, les réacteurs 5 et 6 commencèrent à surchauffer à la suite de l’évaporation de l’eau de refroidissement dans les piscines d’entreposage du combustible usé.
On estime à 0,16 EBq et à 0,015 EBq 137Cs respectivement les quantités de 131I et de 137Cs rejetés dans l’atmosphère par les réacteurs de Fukushima-1.
Environ 7800 membres des équipes d’intervention furent exposés à des rayonnements de 7,7 mSv en moyenne et une trentaine à des doses supérieures à 100 mSv.
Trois furent brûlés aux pieds et aux jambes à la suite d’une exposition accidentelle à l’eau fortement contaminée du socle de la turbine.
Afin de protéger les populations locales contre les risques d’irradiation, les autorités japonaises ordonnèrent l’évacuation dans un rayon passant progressivement de 3 à 10 km, puis à 20 km. Au-delà, jusqu’à 30 km, les populations furent invitées à se mettre à l’abri et à se préparer à évacuer. Plus de 70 000 personnes ont été déplacées depuis l’accident.
Aux États-Unis, le pire accident commercial jamais survenu a eu lieu dans la centrale nucléaire de Three Mile Island, en 1979. À la suite de pannes matérielles et d’une erreur humaine, de l’eau de refroidissement qui recouvrait le cœur du réacteur se déversa pendant plus de deux heures à l’extérieur de l’enceinte du réacteur par une soupape restée accidentellement ouverte.
L’eau contaminée (près de 4 millions de litres) inonda les sous-sols de l’enceinte de confinement et des bâtiments auxiliaires. La fuite continua au point de découvrir en partie le combustible. Privées de refroidissement, la gaine et certaines des pastilles de combustible commencèrent à fondre. De grandes quantités de radionucléides furent finalement rejetées dans l’enceinte de confinement.
Les accidents radiologiques découlent de la perte de sources ou de matières radioactives, d’accidents lors de leur transport ou d’erreurs techniques ou humaines lors de leur manipulation.
L’un des pires accidents de ce type est survenu en 1987 à Goiânia, au Brésil. Une unité de radiothérapie avait été abandonnée dans une clinique en cours de démolition. Elle était équipée d’une source de césium-137 (5×1013 Bq) scellée dans deux containers en acier inoxydable imbriqués formant une capsule de 5 cm de diamètre. Deux individus démontèrent l’unité, parvinrent à libérer la capsule de césium, la ramenèrent chez eux et l’ouvrirent. Le 21 septembre, plusieurs grains de césium furent extraits et distribués. Certaines personnes en mirent même sur elles. Sur les 112 800 personnes examinées, 129 cas de contamination furent détectés et 9 personnes moururent.
Les principales conséquences des accidents nucléaires ou radiologiques sont les suivantes :
- conséquences sur la santé (effets déterministes et stochastiques) ;
- conséquences psychologiques ;
- conséquences environnementales ;
- conséquences sociales et économiques.
Conséquences sur la santé
Les conséquences sur la santé de l’exposition à des rayonnements ionisants peuvent être de deux natures : déterministe ou stochastique.
- Effets déterministes
Les effets déterministes résultent d’une exposition aigüe, soit en une fois à forte dose, soit en plusieurs fois sur de courtes durées. Dans la plupart des cas, une irradiation à forte dose peut entraîner à la fois des effets immédiats et des effets tardifs. Pour les humains et les autres mammifères, elle peut évoluer rapidement en un syndrome aigu d’irradiation (SAI). Ce dernier se caractérise, entre autres, par des troubles gastro-intestinaux, des infections bactériennes, des hémorragies et de l’anémie. Les premiers signes apparaissent relativement vite (quelques jours à quelques semaines) après une irradiation à forte dose et à haut débit de dose. Les tissus sont tellement endommagés que l’organisme n’a pas le temps de les régénérer. Les symptômes s’apparentent à ceux d’une brûlure, mais en général bien plus profonde et longue à cicatriser. Les effets déterministes apparaissent généralement de manière localisée sur le corps. Ils dépendent de la dose absorbée totale, de la durée de l’irradiation et du type de rayonnement, mais aussi de la distribution de la dose dans l’organisme. Une irradiation à dose très élevée peut entraîner la mort en quelques heures, jours ou semaines. D’autres effets biologiques peuvent apparaître à plus long terme : cataractes, stérilité temporaire, cancers, maladies génétiques.
- Effets stochastiques
Les effets stochastiques sont une autre conséquence possible sur la santé de l’exposition à des rayonnements ionisants. Les cancers ou les effets héréditaires dans la descendance en font partie. Ces effets se caractérisent par leur apparition tardive – mais non systématique – après l’irradiation (plusieurs années voire décennies). Les cellules peuvent être suffisamment endommagées par l’irradiation pour que leur fonctionnement en soit modifié, mais sans que cela soit visible. Ces modifications pourront se manifester bien plus tard, par le développement d’un cancer par exemple. Nous insistons sur le caractère aléatoire de ces manifestations, qui peuvent ne jamais se déclarer. La probabilité d’apparition des effets stochastiques augmente avec la dose. À faible dose, la probabilité de contracter un cancer est donc très faible, et inversement à haute dose. Il n’existe en revanche aucun seuil « de sécurité » en deçà duquel une personne irradiée serait prémunie contre tout risque de développer un cancer radio-induit. Il semble en outre que la dose cumulée influence davantage la probabilité d’apparition d’un cancer que le débit de dose.
Les répercussions sur l’organisme humain ne sont qu’une des conséquences possibles des accidents nucléaires et radiologiques.
Ces derniers s’accompagnent en effet systématiquement de conséquences psychologiques, que les personnes aient ou non été irradiées à haute dose. Certaines mesures prises à Tchernobyl pour mettre les populations à l’abri des rayonnements ionisants, tels que les déplacements et les réinstallations, ont parfois fait plus de mal que de bien du fait des troubles psychologiques occasionnés par le stress et l’anxiété.
Conséquences écologiques
La contamination de la terre, de l’eau et de l’air par des matières radioactives est préoccupante pour l’environnement. En règle générale, un écosystème n’est affecté par les rayonnements qu’au-delà d’un seuil de radioactivité relativement élevé – même si la radioactivité peut contaminer plus gravement certains animaux et végétaux. Les « contre-mesures » destinées à protéger les populations posent un problème écologique plus sérieux. Quoi qu’il en soit, une contamination, même minime, de l’environnement n’est jamais rassurante pour ceux qui continuent à vivre là. Enfin, alors que la nature fait son œuvre, le vent et les rivières peuvent transporter les radionucléides d’un endroit à un autre, ce qui constitue une source d’inquiétude supplémentaire.
Conséquences sociales et économiques
Toute contre-mesure déclenchée pour parer aux conséquences sanitaires et environnementales d’un accident a un coût, soit direct – celui de la contre-mesure elle-même – soit indirect – celui de l’arrêt des activités économiques dans la région.
Comme on le voit, un accident nucléaire et les contre-mesures employées s’accompagnent donc d’un certain nombre de répercussions pour la santé, l’environnement et la société – des conséquences qui vont bien au-delà des simples dégâts physiques pour les personnes irradiées.
Tout doit être mis en œuvre pour prévenir les accidents nucléaires et radiologiques et atténuer leurs conséquences. Les conséquences les plus dommageables surviennent en général lorsque les installations et les activités liées au cœur d’un réacteur, à une réaction en chaîne nucléaire ou à une source radioactive (ou à une autre source de rayonnement) ne sont plus sous contrôle. Pour garantir une probabilité minimale qu’un accident s’accompagne de conséquences graves, des mesures doivent donc être prises pour :
- prévenir les avaries ou les situations anormales (dont les violations des règles de sécurité) pouvant conduire à une perte de contrôle ;
- empêcher l’aggravation de telles avaries et situations anormales lorsqu’elles se produisent ;
- prévenir la perte, ou la perte de contrôle, des sources radioactives (ou des autres sources de rayonnement).
La planification, les mesures d’intervention et les actions de secours sont les principaux moyens permettant d’atténuer les conséquences d’une urgence radiologique. Les objectifs premiers de la planification et des mesures d’intervention face à une urgence radiologique ou nucléaire sont :
- de faire en sorte que, pour les incidents raisonnablement prévisibles, les risques d’irradiation restent minimes ;
- pour tout autre incident, d’appliquer les mesures pratiques qui s’imposent pour atténuer les conséquences sur la vie et la santé des populations et sur l’environnement.
L’exploitant, l’employeur et l’autorité de réglementation nucléaire ainsi que les organes publics compétents doivent établir par avance des dispositifs garantissant une planification et des mesures d’intervention suffisantes en cas d’urgence nucléaire ou radiologique, tant au niveau du site (plans d’intervention sur le site) que des environs, de la région et du pays (plans d’intervention hors du site) et, si nécessaire, des dispositifs convenus à l’échelle internationale.
Les actions de secours sont généralement déployées de façon graduelle. La sûreté est une priorité, tout comme le bien-être physique et mental de la population. De nombreuses leçons ont été tirées de l’expérience de Tchernobyl dans le domaine de la gestion post-crise et de la réhabilitation :
- le redressement socio-économique est le problème le plus complexe à résoudre pour les régions touchées par la catastrophe de Tchernobyl ;
- le manque d’informations fiables a mené à une méfiance généralisée à l’égard des autorités et plus particulièrement des déclarations officielles sur les niveaux de radioactivité ;
- une communication inefficace avec le public a gravement retardé le processus de redressement.
La réhabilitation territoriale et la protection des populations contre les risques d’irradiation dépendent en grande partie de la fiabilité des informations.
À Tchernobyl, le risque d’irradiation fut invoqué pour justifier l’évacuation et la réinstallation de plus de cent mille personnes, mais il en résulta un stress psychologique important.
Le déplacement tardif des familles résidant dans les zones les moins contaminées ne s’imposait pas : cette expérience sera à prendre en compte en cas d’accident futur.
Les gens sont toujours aussi angoissés que par le passé à propos des répercussions possibles des irradiations sur leur santé. Dans les zones contaminées, ils vivent dans un état d’impuissance, de passivité, d’incapacité à se projeter dans l’avenir. De nouvelles stratégies doivent être adoptées pour associer ces populations aux mesures visant à améliorer leurs conditions de vie. Il apparaît également nécessaire d’informer certains groupes, qui pourraient relayer les informations reçues ainsi que divers conseils pratiques aux populations concernées dans le cadre d’une approche intégrée (axée sur l’importance d’un mode de vie sain et pas uniquement sur les dangers de la radioactivité).
Les rayonnements ionisants affectent l’organisme en cédant aux tissus organiques suffisamment d’énergie pour endommager, voire détruire, les cellules. Dans certains cas, l’irradiation peut n’avoir aucun effet. Dans d’autres, la cellule peut survivre mais présenter des malformations temporaires ou irréversibles. Une cellule atteinte peut également devenir maligne. Une irradiation aigüe peut entraîner des dégâts cellulaires considérables puis la mort. À plus petite dose, la personne ou l’organe (ou les organes) irradié(s) peu(ven)t survivre mais l’ADN des cellules être atteint, générant un risque accru de cancer. La gravité des dommages dépend de la dose absorbée totale, de la durée de l’irradiation et du débit de dose, et aussi de l’organe (ou des organes) exposés.
Les signes et symptômes des blessures résultant d’une irradiation à une dose faible ou modérée peuvent n’apparaître qu’après plusieurs mois ou années. La durée minimale entre l’irradiation et l’apparition des symptômes (temps de latence) est de deux ans pour la leucémie, de plus de cinq ans pour les tumeurs solides. Les types d’effets et la probabilité qu’ils surviennent peuvent également dépendre de la nature de l’exposition : chronique (c.-à-d. distribuée au cours de nombreuses années) ou aigüe (d’une durée très brève).
Les rayonnements ionisants représentent un danger potentiel pour l’homme, mais il est dans l’intérêt commun de les utiliser.
Mesure des radiations. Afin d’évaluer le risque
radiologique, il faut mesurer les doses d’exposition externe et la
contamination du sol, de l’eau et des aliments. Il
existe une grande variété d’instruments utilisés pour mesurer différents types
de rayonnements, différentes gammes d’énergie et différentes précisions.
Voici quelques exemples. En
radiographie, par exemple une radiographie du thorax, la variation du pouvoir
de pénétration des rayons X dans les os et les tissus donne lieu à une image
sur un film photographique ou un autre dispositif. Une
chambre d’ionisation recueille la charge produite par le rayonnement dans un
gaz. D’autres instruments mesurent les scintillations dans les cristaux
produites par les rayonnements.
Pour mesurer l’exposition externe à
partir d’un nuage radioactif ou d’une surface contaminée, on utilise le débit
de dose ou les dosimètres. Pour évaluer l’exposition interne, nous devons
connaître la concentration de différents radionucléides comme 131I, 137Cs,
90Sr, 239Pu dans l’air, l’eau et les aliments. Les
différents radionucléides auront des effets différents sur l’exposition interne
en fonction de leur métabolisme dans l’organisme humain, et du type de
rayonnement émis (alpha, bêta ou gamma). Pour détecter la radioactivité, des
échantillons d’eau, d’aliments, etc. sont prélevés, préparés et mesurés par un
gamma-spectromètre ou d’autres instruments. Pour déterminer la concentration de
radionucléides dans l’air, celui-ci est pompé à travers des filtres et les
concentrations de radionucléides sont mesurées.
La principale mesure préventive est celle de la « défense en profondeur ». Elle est essentiellement mise en œuvre à travers un ensemble de niveaux de protection consécutifs et indépendants dont la défaillance entraîne des effets nocifs à des personnes ou à l’environnement. En cas de défaillance d’un niveau de protection ou d’une barrière, le niveau ou la barrière suivant prend le relais. Bien appliquée, une défense en profondeur garantit l’innocuité des défaillances techniques, humaines ou organisationnelles et une probabilité minimale que des défaillances combinées entraînent des effets nocifs. L’efficacité indépendante des différents niveaux de protection est un élément nécessaire de la défense en profondeur.
La défense en profondeur est assurée par une combinaison appropriée des éléments suivants :
- un système de gestion efficace avec un ferme attachement à la sûreté et une solide culture de sûreté.
- un choix du site approprié et l’incorporation de caractéristiques techniques et de conception adéquates prévoyant des marges de sûreté, la diversité et la redondance, notamment grâce à :
- une conception, une technologie et l’utilisation des matériaux de haute qualité et de haute fiabilité ;
- des systèmes de contrôle, de limitation et de protection et des caractéristiques de surveillance ;
- une combinaison appropriée de caractéristiques de sûreté intrinsèque et de dispositifs de sauvegarde ;
- des procédures opérationnelles et des pratiques détaillées ainsi que des procédures de gestion des accidents.
Les mesures d’atténuation sont les mesures prises pour limiter les effets nocifs d’un accident nucléaire ou radiologique. Elles se fondent sur deux composantes :
- l’élaboration de plans d’urgence spécifiques, applicables dans l’enceinte et en dehors des infrastructures dangereuses ;
- la sensibilisation du grand public.
Les plans d’intervention sur le site et hors du site en cas d’urgence ont comme objectifs pratiques :
- de ramener la situation sous contrôle ;
- de prévenir ou d’atténuer les conséquences sur place ;
- d’empêcher l’apparition d’effets déterministes sur la santé des travailleurs et du public ;
- d’apporter les premiers secours et d’assurer le traitement des radiolésions ;
- d’empêcher, autant que possible, l’apparition d’effets stochastiques sur la santé de la population ;
- de prévenir, autant que possible, la survenue d’effets nocifs non radio-induits sur les individus et la population ;
- de protéger, autant que possible, l’environnement et les biens ;
- de préparer, autant que possible, le retour à la normale des activités sociales et économiques.
Les trois précautions à retenir pour limiter les effets des rayonnements ionisants en cas d’urgence radiologique sont les suivantes :
- limiter autant que possible le temps d’exposition ;
- se tenir aussi loin que possible de la source radioactive ;
- se protéger de la source radioactive.
Le temps est un facteur important : il importe de limiter l’exposition tant de la population que des équipes d’intervention. Moins une personne passe de temps dans la zone contaminée, plus la dose absorbée sera faible.
La stratégie à mettre en place pour réduire le risque public en cas de catastrophe nucléaire est donc la suivante :
Avant ou immédiatement après le rejet, suivant l’état du site
- Évacuation ou mise à l’abri dans un rayon de 3 à 5 km
- Traitement prophylactique à l’iode à proximité de la centrale
Après le rejet
- Déterminer au plus vite, par un contrôle radiologique immédiat, les zones nécessitant des actions supplémentaires.
- Restreindre la consommation des denrées alimentaires produites localement dans un rayon pouvant aller jusqu’à 300 km, en fonction des résultats du suivi.
- Déterminer les zones nécessitant des restrictions alimentaires et une évacuation des populations.
Les plans d’urgence élaborés dans les infrastructures les plus dangereuses d’un point de vue radiologique (les centrales nucléaires par exemple) définissent deux types de zones :
ZONE DU SITE
Il s’agit de la zone délimitée par le périmètre ou la clôture de sécurité du site, ou par tout autre moyen de matérialisation des limites du site. Il peut également s’agir de la zone contrôlée qui entoure la source radioactive ou la zone contaminée, c.à.d. la zone sous le contrôle immédiat de l’exploitant. Dans le cas d’une urgence déclenchée à la suite d’un problème de transport, de perte (ou de perte de contrôle) de sources radioactives, la « zone du site » peut n’être définie qu’après coup.
ZONES HORS SITE
Il s’agit des environs du site. Concernant les infrastructures capables de générer un fort rejet de radionucléides en dehors du site en cas d’accident, plusieurs zones d’urgence de différents niveaux seront définies en fonction de leur distance par rapport au site. On en distingue trois en particulier pour ce type d’infrastructures :
Zone d’actions préventives : rayon de 3 à 5 km autour de la source radioactive
Zone prédéfinie autour du site pour laquelle des actions protectrices urgentes, planifiées à l’avance, sont mises en œuvre dès l’urgence générale déclarée. L’objectif est de réduire sensiblement le risque d’effets déterministes sur la santé par des actions protectrices mises en œuvre dans cette zone avant ou juste après le rejet.
Zone de planification des actions protectrices urgentes : rayon de 25 km autour de la source radioactive
Zone prédéfinie autour du site pour laquelle des dispositions ont été prises en vue de la mise en œuvre de mesures d’actions protectrices urgentes sur la base du contrôle radiologique de l’environnement et des conditions régnant dans l’installation, l’objectif étant d’éviter que les doses spécifiées dans les normes internationales ne soient reçues hors du site.
Rayon de planification des restrictions alimentaires : rayon de 300 km autour de la source radioactive
Zone où des dispositions sont prises pour mettre en œuvre efficacement des mesures de protection contre le risque d’effets stochastiques sur la santé par ingestion de produits alimentaires produits localement. En général, les mesures de protection (déplacement des populations, restrictions alimentaires, contre-mesures agricoles) dépendent des résultats du contrôle radiologique de l’environnement et d’analyses effectuées sur des échantillons d’aliments.
Ces zones devraient s’étendre plus ou moins en cercle autour du lieu de l’accident et être délimitées par des éléments caractéristiques (routes, rivières) pour simplifier leur identification lors d’une intervention. Signalons que ces zones doivent s’étendre, le cas échéant, au-delà de la frontière nationale. La taille de ces zones peut être calculée en analysant les conséquences potentielles d’un accident. Des études fournissent les bases de calcul pour les zones génériques précédemment décrites (Méthode d’élaboration de mesures d’intervention en cas de situation d’urgence nucléaire ou radiologique, EPR-METHOD (2003), AIEA, VIENNE, 2009, ISBN 978-92-0-212909-2).