Tchernobyl: Évaluation des incidences radiologiques
et sanitaires
Mise à jour 2002 de Tchernobyl : Dix ans déjà
Chapitre VII
Risques résiduels potentiels
Conclusions
(Les conclusions apparaîtront dans une nouvelle
fenêtre)
Le sarcophage
À la suite de l'accident, on a examiné plusieurs projets
visant à placer une enceinte autour du réacteur endommagé
(Ku95). La solution qui a été retenue prévoyait
la construction d'une structure massive en béton et en acier
utilisant comme support ce qui subsistait des parois du bâtiment
réacteur (Ku95).
En août 1986, des capteurs spéciaux de surveillance du
rayonnement gamma et d'autres paramètres ont été
installés en divers points à l'aide de grues et d'hélicoptères.
Ces capteurs avaient pour principal but d'évaluer l'exposition
aux rayonnements dans les zones où des travaux de construction
étaient prévus.
On a alors érigé un mur extérieur de protection
autour du périmètre ainsi que d'autres parois dans le
bâtiment des turbines, relié au bâtiment réacteur
de la tranche 3 par un bâtiment intermédiaire, dit bâtiment
« V », et un toit en acier est venu compléter
la structure. Le réacteur détruit a ainsi été
enfermé dans une structure en béton et en acier de 300
000 tonnes, couramment dénommée « l'enveloppe
»ou le « sarcophage ». Cette tâche
colossale, qui a été exécutée en sept mois
seulement, s'est achevée en novembre 1986.
De multiples capteurs ont été installés en vue
de surveiller des paramètres tels que le rayonnement gamma et
le flux de neutrons, la température, le flux thermique, ainsi
que les concentrations d'hydrogène, de monoxyde de carbone et
de vapeur d'eau dans l'air. D'autres capteurs surveillent la stabilité
mécanique de la structure et de la masse de combustible, de manière
à permettre de détecter toute vibration ou tout déplacement
des principaux composants. Tous ces capteurs sont commandés par
ordinateur. Des systèmes conçus pour atténuer les
conséquences de toute nouvelle condition défavorable ont
aussi été mis en place. Il s'agit notamment d'un circuit
d'injection de produits chimiques pour empêcher les excursions
de criticité nucléaire dans le combustible et d'un circuit
de pompage pour retirer l'excédent d'eau provenant de fuites
dans le sarcophage (To95).
Le montage de l'opération d'assainissement a exigé un
énorme effort ; la décontamination du sol et des bâtiments,
le coffrage du réacteur endommagé et la construction du
sarcophage représentaient une rude tâche et il est impressionnant
de voir tout ce qui a été réalisé en si
peu de temps. À l'époque, l'accent était mis sur
le confinement dans les plus brefs délais possibles. En conséquence,
on n'a pas construit de structure destinée à être
réellement permanente et il y a lieu de considérer le
sarcophage comme une barrière provisoire, dans l'attente de la
définition d'une solution plus radicale pour l'élimination
du réacteur détruit et l'évacuation des matières
hautement radioactives dans des conditions sûres. Dans ce contexte,
le maintien de la structure existante au cours des prochaines décennies
pose des problèmes techniques extrêmement importants. Un
consortium international procède actuellement à des consultations
et à des études en vue de trouver une solution permanente
à ce problème.
Dans le réacteur endommagé, le combustible se présente
sous trois formes : (a) des pastilles de dioxyde d'uranium enrichi à
2 %, ainsi que quelques produits de fission, ayant conservé pour
l'essentiel la même forme que dans les barreaux combustibles d'origine,
(b) des particules radioactives de dioxyde d'uranium de quelques dizaines
de microns de diamètre ou des particules plus petites de quelques
microns, constituées par du combustible fusionné avec
la gaine métallique des barreaux combustibles, et (c) trois importantes
coulées de combustible, ressemblant à de la lave, mélangées
à du sable et du béton. La quantité de combustible
dispersé sous forme de poussières est évaluée
à plusieurs tonnes (Gl95).
Le mélange de combustible fondu s'est solidifié pour
former un matériau semblable à du verre qui contient du
combustible ancien. Les estimations relatives au volume de ce combustible
sont très incertaines. C'est ce matériau vitrifié
qui est en grande partie à l'origine des débits de dose
très élevés dans certaines zones (Se95a). À
l'intérieur de l'enveloppe du réacteur, l'irradiation
externe est largement imputable à 137Cs
mais l'inhalation de poussières de combustible constitue également
un risque. Comme il a été indiqué précédemment,
les chercheurs faisant partie d'un groupe spécial restreint qui
ont travaillé périodiquement à l'intérieur
du sarcophage pendant un certain nombre d'années ont accumulé
des doses comprises, selon les estimations, entre 0,5 et 13 Gy (Se95a).
Étant donné que ces doses se sont échelonnées
sur une longue période, aucun effet déterministe n'a été
observé chez ces chercheurs. Depuis le début de 1987,
l'intensité du rayonnement gamma à l'intérieur
de la structure a diminué d'un facteur 10. La température
a aussi sensiblement baissé. À l'extérieur du sarcophage,
les niveaux de rayonnement ne sont pas élevés, si ce n'est
sur le toit où des débits de dose atteignant 0,5 Gy/h
ont été mesurés après la construction du
sarcophage. Ces niveaux de rayonnement sur le toit se sont maintenant
abaissés à moins de 0,05 Gy/an.
Neuf ans après sa construction, la structure du sarcophage,
encore qu'elle demeure généralement solide, suscite des
préoccupations quant à sa stabilité et à
sa résistance à long terme et représente un risque
potentiel permanent. L'enveloppe est en partie étayée
par les structures primitives du bâtiment de la tranche 4, qui
sont sans doute en mauvais état à la suite des explosions
et de l'incendie, et leur rupture pourrait entraîner l'effondrement
du toit. Cette situation est aggravée du fait de la corrosion
des structures métalliques internes par la forte humidité
qui règne à l'intérieur du sarcophage et qui est
due aux grandes pénétrations d'eau de pluie par les nombreuses
fissures du toit qui n'ont été réparées
que récemment (La95). La structure existante n'est pas conçue
pour résister à des séismes ou à des tornades.
Le bouclier biologique supérieur en béton du réacteur
est en appui sur des murs et risque de tomber. Nombreuses sont les incertitudes
quant à l'état du radier inférieur, qui a été
endommagé par la pénétration de matières
fondues au cours de l'accident. Une rupture de ce dernier pourrait provoquer
la destruction de la plus grande partie du bâtiment.
On a envisagé un certain nombre de situations potentielles
qui pourraient entraîner des brèches dans le sarcophage
et la libération de radionucléides dans l'environnement.
Parmi celles-ci figurent l'effondrement du toit et des structures internes,
un événement de criticité éventuel et la
migration à long terme des radionucléides dans les eaux
souterraines.
À l'heure actuelle, l'enveloppe n'est pas étanche, même
si le niveau de confinement a été renforcé récemment.
Bien que présentement les émissions dans l'environnement
soient faibles, ne dépassant pas 10 GBq/an pour 137Cs
et 0,1 GBq/an pour le plutonium et d'autres éléments transuraniens,
une perturbation des conditions actuelles à l'intérieur
du sarcophage, telle que le déplacement du bouclier biologique,
pourrait entraîner une dispersion plus importante des radionucléides
(To95). Dans ce cas, la dispersion ne serait pas grave et se limiterait
au site, à condition que le toit ne s'effondre pas. Toutefois,
l'effondrement du toit, provoqué éventuellement par un
tremblement de terre, une tornade ou la chute d'un avion, associé
à l'effondrement des structures internes instables, pourrait
se solder par la libération d'environ 0,1 PBq de poussière
de combustible, ce qui contaminerait une partie de la zone d'exclusion
de 30 km (Be95).
Des scénarios moins probables fondés sur l'hypothèse
la plus défavorable aboutiraient à une plus forte contamination
de la zone d'exclusion mais aucune contamination importante ne devrait
se produire au-delà de cette zone. A l'heure actuelle, des excursions
de criticité ne sont pas considérées comme probables
(IP95). Néanmoins, il est possible de formuler des théories
(Go95, Bv95) sur des scénarios d'accidents hypothétiques,
aussi lointains soient-ils, qui pourraient aboutir à un événement
de criticité. L'un de ces scénarios impliquerait la chute
d'un avion ou un tremblement de terre avec effondrement du sarcophage,
associé à une inondation. Un accident de ce type pourrait
libérer dans l'atmosphère de l'ordre de 0,4 PBq de poussière
de combustible ancien et de nouveaux produits de fission qui viendraient
contaminer le sol principalement dans la zone de 30 km.
Les fuites à partir du sarcophage peuvent aussi constituer
un mécanisme de libération de radionucléides dans
l'environnement. Les diverses salles du sarcophage contiennent actuellement
plus de 3 000 m3 d'eau (To95), dont la plus grande partie y a pénétré
par les défauts que présente le toit. Son activité,
principalement imputable à 137Cs,
est comprise entre 0,4 et 40 MBq/l. Des études sur les masses
contenant du combustible montrent que celles-ci ne sont pas inertes
et se modifient de diverses façons. Parmi ces modifications figurent
la pulvérisation des particules de combustible, la fragmentation
surfacique des matériaux semblables à de la lave, la formation
de nouveaux composés d'uranium, dont certains sont solubles à
la surface, et la lixiviation de radionucléides à partir
des masses contenant du combustible. Les études effectuées
à ce jour montrent que cette migration pourra prendre de l'importance
au fil du temps.
Un autre mécanisme de dispersion de la radioactivité
dans l'environ-nement peut être le transport de la contamination
par des animaux, comme les oiseaux et les insectes, qui pénètrent
dans le sarcophage et y demeurent (Pu92). Enfin, on a envisagé
l'éventualité d'une lixiviation des radionucléides
à partir des masses de combustible par l'eau contenue dans l'enveloppe,
puis leur migration dans les eaux souterraines. Cependant, ce phénomène
serait vraisemblablement très lent : on a estimé, par
exemple, qu'il faudrait de 45 à 90 ans à certains radionucléides,
tels que 90Sr, pour migrer en profondeur
jusqu'à la zone de collecte des eaux de la Pripiat. On ne peut
se prononcer avec assurance sur l'importance radiologique probable de
ce phénomène et il sera indispensable de suivre attentivement,
pendant longtemps encore, l'évolution de la contamination des
eaux souterraines.
Sites de stockage de déchets radioactifs
Les opérations de reprise sous contrôle de l'accident
et d'assainissement ont été à l'origine de très
grandes quantités de déchets radioactifs et d'équipements
contaminés. Certains de ces déchets radioactifs sont enfouis
dans des tranchées ou dans des conteneurs isolés des eaux
souterraines par des écrans en argile ou en béton à
l'intérieur de la zone de 30 km (Vo95). Un examen de ces structures
ouvragées a abouti à la conclusion qu'à condition
que la couche d'argile demeure intacte, leur contribution à la
contamination des eaux souterraines serait négligeable. Par ailleurs,
de 600 à 800 tranchées destinées au stockage des
déchets ont été creusées à la hâte
à proximité immédiate de la tranche 4 à
la suite de l'accident. Ces tranchées dépourvues de revêtement
renferment les retombées radioactives qui s'étaient accumulées
sur les arbres, sur l'herbe et dans le sol jusqu'à une profondeur
de 10 à 15 cm et qui ont été retirées par
bulldozer sur une superficie d'environ 8 km². Selon les estimations,
la quantité d'activité s'élève actuellement
à environ 1 PBq, ce qui est comparable à l'inventaire
total stocké dans les installations construites spécialement
à cet effet tout près de la tranche 4. En outre, un grand
nombre d'équipements, de machines et de véhicules contaminés
sont également stockés en plein air.
Rares sont les documents décrivant les activités initiales
d'assainis-sement. Les informations sur l'état actuel des tranchées
dépourvues de revêtement à proximité de la
tranche 4 et sur la dispersion des radioéléments ont pour
la plupart été obtenues dans le cadre d'une enquête
ponctuelle. Les résultats de cette étude (Dz95) sont notamment
les suivants :
· Le nappe phréatique au voisinage de la tranche 4 s'est
élevée de 1 à 1,5 m en quelques années pour
se trouver à environ 4 m de la surface du sol et continue peut-être
à s'élever (ce qui provient apparemment en grande partie
de la construction, en 1986, d'un mur d'une longueur de 3,5 km et d'une
profondeur de 35 m tout autour du réacteur pour protéger
le bassin de retenue de Kiev contre tout risque de contamination par
les eaux souterraines, ainsi que de l'interruption des activités
de drainage précédemment liées à la construction
de nouvelles tranches sur le site).
Il subsiste manifestement de grandes incertitudes qui exigent un effort
de caractérisation d'une ampleur correspondante. Par exemple,
à l'heure actuelle, la plupart des sites d'évacuation
de déchets n'ont pas été explorés et quelques-uns
d'entre eux ne sont pas portés sur les cartes ; la surveillance
du mouvement des eaux souterraines est insuffisante et l'interprétation
du régime hydrologique se trouve compliquée par des facteurs
artificiels (pompage, mesures d'atténuation des conséquences,
etc.) ; les mécanismes de lixiviation des radionucléides
à partir de toute la gamme de petites particules enfouies ne
sont pas bien compris, mais sont en cours d'étude.
L'idée avait été émise que la dissémination
des radioéléments pourrait s'étendre jusqu'à
la Pripiat et en aval jusqu'à la Mer noire, mais ce phénomène
ne s'est pas produit. Les radionucléides ont été
retenus efficacement dans les sols et les sédiments de cours
d'eau à proximité du site de la centrale (voir chapitre
II).
En résumé
Le sarcophage n'a jamais été destiné à
apporter une solution permanente au problème du confinement du
réacteur accidenté. Il s'ensuit que cette solution temporaire
risque fort d'être instable à long terme. Autrement dit,
il y a une possibilité d'effondrement qui doit être corrigée
par une solution technique permanente.
Les opérations de reprise sous contrôle de l'accident
et d'assainissement ont produit de très grandes quantités
de déchets radioactifs et d'équipements contaminés,
qui sont actuellement stockés sur 800 sites environ à
l'intérieur et à l'extérieur de la zone d'exclusion
d'un rayon de 30 km autour du réacteur. Ces déchets sont
en partie conservés dans des conteneurs et en partie enfouis
dans des tranchées ou stockés en plein air.
En général, on a estimé que le sarcophage et
la prolifération des sites de stockage de déchets dans
la zone constituent une série de sources potentielles de libération
de radioactivité qui menaçe la zone avoisinante. Cependant,
il est vraisemblable que les rejets accidentels susceptibles de se produire
à partir du sarcophage seront très faibles par rapport
à ceux imputables à l'accident de Tchernobyl en 1986 et
que leurs conséquences radiologiques seront limitées à
une zone relativement restreinte autour du site. En ce qui concerne
les déchets radioactifs stockés dans la zone entourant
le site, ils constituent une source potentielle de contamination des
eaux souterraines qui demandera une surveillance attentive jusqu'à
ce que ces déchets puissent être évacués
de façon sûre dans un dépôt approprié.
Toutefois, les radionucléides n'ont pas migré aussi loin
du site qu'il avait été prévu à une certaine
époque.
Des initiatives ont désormais été lancées
au plan international en vue d'étudier une solution technique
qui permettrait d'éliminer ces sources de risques résiduels
sur le site. Ce point sera développé dans le chapitre
suivant.
