Suite à l’accident survenu à la centrale nucléaire de Fukushima-Daiichi le 11 mars 2011, des quantités importantes de substances radioactives ont été rejetées dans l’environnement. Elles se sont étendues par les voies aériennes et se sont déposées dans les environs, en particulier à cause des précipitations qui ont suivi. De l’eau contaminée a pénétré dans l’océan Pacifique de manière incontrôlée. L’estimation du rejet total a conduit à la classification INES 7 de l’accident sur l’Échelle internationale des événements nucléaires. Il s’agit du niveau le plus élevé, désigné « accident majeur ».

Incertitudes à propos de la quantité rejetée

Pour déterminer la quantité de matières radioactives rejetées (ce qui est appelé le terme source), les experts ont eu recours à des estimations et à des calculs rétrospectifs compliqués. La détermination du terme source après le rejet est similaire à l’inverse des calculs que l’IFSN effectuerait en cas d’accident dans une centrale nucléaire en Suisse : le terme source et les données des prévisions météorologiques sont également utilisés pour prévoir la contamination attendue de l’environnement.

• Les raisons pour lesquelles des données précises sur le rejet lors de l’accident nucléaire manquent

  Pour déterminer la quantité rejetée, les substances radioactives doivent être mesurées, respectivement calculées pendant le rejet. Cela est possible si :

  • des instruments appropriés sont installés dans la centrale, qui détectent de grandes quantités de radioactivité,
  • le rejet se situe dans la plage de mesure, et
  • on sait comment les substances radioactives sont arrivées dans l’environnement, par l’air ou sous forme de substances liquides (voies de rejet par l’air d’échappement et les eaux usées).

  Le fait que la quantité de substances radioactives rejetées à Fukushima-Daiichi n’est pas encore tout à fait claire dix ans après l’accident est dû à diverses raisons. Par exemple, le rejet n’a pas été mesuré en continu pendant l’accident parce que les instruments n’étaient pas disponibles en permanence en raison de la perte totale d’alimentation électrique et des explosions dans les tranches.

  Dans ce cas, la détermination de la quantité réelle de substances radioactives rejetées n’est possible qu’en :

  • mesurant la contamination de l’environnement qui a suivie, et en
  • tirant des conclusions au moyen de calculs de diffusion sur la base des données météorologiques à disposition sur le vent et les précipitations.

  Le moment du rejet a pu être déterminé à l’aide de sondes de mesure de dose ambiantes. Ces sondes sont également utilisées en Suisse pour surveiller la radioactivité à proximité des installations nucléaires (sondes de mesure MADUK).

  Néanmoins, l’estimation de la quantité rejetée est associée à des incertitudes dues aux modèles de calculs rétrospectifs et aux données météorologiques disponibles à cet effet. Dans le cas de Fukushima-Daiichi, la situation est aggravée par le fait que la contamination au-dessus du Pacifique n’a pas pu être déterminée avec des sondes de mesure stationnaires. Pour déterminer cette composante du terme source, on a utilisé des mesures de la contamination dans l’océan et des valeurs connexes sur terre.

  Même dix ans après l’accident, des corrections sont encore apportées au terme source estimé. Les corrections sont possibles parce que les modèles de calcul rétrospectif de la contamination sont constamment améliorés ou affinés, notamment dans le domaine de la modélisation météorologique.

Le rejet le plus important – environ un huitième de la quantité de radioactivité rejetée à Tchernobyl – s’est produit du 12 au 31 mars 2011. Les mesures effectuées à proximité de Fukushima-Daiichi ont montré que deux nucléides en particulier, l’iode 131 et le césium 137, ont joué un rôle important pour la contamination des environs et l’exposition de la population aux radiations. Des équipes d’experts pensent que du césium 137, d’une radioactivité de l’ordre de 10¹⁶ becquerels (Bq), et de l’iode 131, d’une radioactivité de l’ordre de 10¹⁷ Bq, ont été libérés par trois tranches pendant toute la durée de l’accident.

Contrairement à Tchernobyl, il a été possible de retenir une partie de la radioactivité à Fukushima-Daiichi, car certaines fonctions de barrière étaient encore intactes. À Tchernobyl, en revanche, des substances radioactives ont été libérées sans interruption pendant dix jours.

• Comparaison des rejets à Fukushima-Daiichi et à Tchernobyl

  Pour permettre la comparaison avec Tchernobyl, les deux diagrammes ci-dessous montrent les rejets d’iode 131 et de césium 137 chaque fois lors des dix premiers jours de l’accident. La quantité totale de radioactivité libérée correspond à la surface sous les deux courbes. Les valeurs des rejets de Tchernobyl sont soumises à une incertitude encore plus grande que celles de Fukushima-Daiichi pour les raisons mentionnées ci-dessus.

  

  

La situation radiologique dans les environs

De la pluie et des chutes de neige ont conduit en mars 2011 aux niveaux de contamination les plus élevés au nord-ouest de Fukushima-Daiichi. Une autre partie importante de l’activité rejetée a été conduite à travers l’océan Pacifique dans l’atmosphère . Selon les estimations, jusqu’à 50 % du césium 137 libéré a été déposé à la surface de la mer (IAEA, 2015: The Fukushima Daiichi Accident. Technical Volume 4/5. Radiological Consequences). En raison de l’énorme volume de l’océan Pacifique et de la dilution correspondante du césium 137, les rejets dans l’atmosphère n’ont pas entraîné de concentrations radiologiquement significatives dans le Pacifique.

Lors des rejets, la situation radiologique était principalement surveillée par des stations fixes de mesure de débit de dose et d’activité dans les airs. Ces dernières ont montré jusqu’à fin avril 2011 des concentrations d’activité atmosphérique plus élevée (IAEA, 2015). Cependant, comme seul un nombre limité de stations de surveillance fixes était disponible, celles-ci n’ont pas fourni d’image complète de la situation radiologique.

• Mesures aériennes

  Du 17 au 19 mars 2011, des premières mesures aériennes de radioactivité ont été effectuées dans un rayon allant jusqu’à 30 kilomètres autour de Fukushima-Daiichi, afin de mesurer la radioactivité au sol. L’aéroradiométrie ainsi réalisée a permis d’obtenir le premier aperçu complet de la situation radiologique dans la région. Des débits de dose locaux maximums de plus de 125 microsieverts par heure (un millionième de sievert, μSv/h) ont été constatés. D’autres mesures ont été effectuées du 6 au 29 avril, et du 18 au 26 mai 2011, dans un rayon de cent kilomètres autour de Fukushima-Daiichi et dans les sous-régions des préfectures d’Ibaraki et de Toshigi. Ces mesures se sont poursuivies à intervalles réguliers jusqu’à aujourd’hui.

  Après dix ans, la zone autour de Fukushima-Daiichi est dominée par le césium 137 en raison de sa demi-vie d’environ 30 ans. Selon les dernières mesures effectuées en 2019, les débits de dose ambiante dans la zone la plus touchée sont toujours supérieurs à 9,5 μSv/h, soit environ 100 fois plus qu’avant l’accident.

  

  

• Mesures au sol

  En plus des mesures aériennes, un programme complet de mesures au sol a également été réalisé. Cela a impliqué la collecte systématique d’échantillons de sol entre le 6 juin et le 8 juillet 2011. Les échantillons ont été analysés au niveau des radionucléides. En raison de la courte demi-vie, il n’a plus été possible de mesurer l’iode 131 dans les échantillons. Une valeur maximale de 15,5 MBq/m² a été déterminée pour le césium 137, ce qui correspond à environ 520 fois la valeur directrice pour la contamination surfacique (CS) selon l’ordonnance sur la radioprotection (ORaP : Explications de la colonne 12, annexe 3 ORaP). La contamination par les isotopes du strontium était de trois à quatre ordres de grandeur inférieure à celle du césium 137. Des isotopes du plutonium ont également été détectés dans certains échantillons, aussi au loin de Fukushima-Daiichi. La concentration des isotopes du plutonium était à nouveau inférieure de trois à quatre ordres de grandeur à celle des isotopes du strontium, et proche, ou souvent même inférieure, à la limite de détection.

En plus des échantillons de sol, déjà pendant l’accident, et encore aujourd’hui, l’air, le sol, les cours d’eau et l’eau potable, la flore, la faune et les denrées alimentaires ont été examinés à la recherche de radionucléides. En mars et avril 2011, l’iode 131 a dominé la situation radiologique et a été à la base des restrictions ordonnées pour l’eau potable et les denrées alimentaires. En mai 2011 déjà, les restrictions sur l’eau potable ont été levées, l’activité de l’iode 131 étant tombée bien en dessous de 100 Bq/kg en raison de sa courte demi-vie (IAEA, 2015: The Fukushima Daiichi Accident. Technical Volume 4/5. Radiological Consequences). Les isotopes de césium et d’autres radionucléides artificiels n’ont pas posé de problème radiologique dans l’eau potable, ni dans les eaux souterraines, fluviales et marines.

À partir de mai 2011, les isotopes du césium sont devenus dominants pour la situation radiologique – en raison de leurs demi-vies plus courtes et des niveaux de contamination plus faibles, les autres radionucléides ont pu être négligés.

Les concentrations de césium dans les denrées alimentaires ont diminué au fil du temps. Alors qu’en mars 2011, un taux de césium supérieur à 50 Bq/kg a été encore détecté dans des échantillons de lait, ce taux s’est réduit les mois suivants à moins de 50 Bq/kg dans tous les échantillons. À l’exception du poisson, du porc et des champignons sauvages, les niveaux mesurés dans les échantillons de denrées alimentaires étaient déjà inférieurs à 100 Bq/kg au cours de l’année 2013 (IAEA, 2015: The Fukushima Daiichi Accident. Technical Volume 4/5. Radiological Consequences).

En 2020, dans aucun des échantillons de denrées alimentaires de la préfecture de Fukushima, qui présente les niveaux de contamination les plus élevés, du césium supérieur à 100 Bq/kg n’a été mesuré (https://www.new-fukushima.jp/product). Les travaux de décontamination, qui consistaient à enlever la couche supérieure du sol des terres agricoles, y ont également contribué. Les travaux de décontamination ont été achevés pour une zone d’environ 330 km². Les personnes habitantes ont ainsi pu retourner dans les zones concernées et les restrictions initiales sur la culture du riz, entre autres, ont été levées.

Les conséquences sanitaires pour la population

Encore dans la soirée du 11 mars 2011, la population a été évacuée dans un rayon de trois kilomètres autour de la centrale de Fukushima-Daiichi, dès 5 heures du matin le lendemain dans un rayon de dix kilomètres, et dans la soirée du 12 mars dans un rayon de vingt kilomètres. Dans les mois qui ont suivi, d’autres zones ont également été évacuées en raison de l’exposition aux radiations.

Néanmoins, la population de grandes régions a été exposée à des radiations ionisantes. Que ce soit à travers la nourriture, la respiration ou la peau, les radiations sont entrées dans le corps. Dans son rapport de 2013, le Comité scientifique des Nations unies pour l’étude des effets des rayonnements ionisants (UNSCEAR) a examiné divers scénarios d’exposition afin de déterminer les doses de rayonnement cumulées pour la population.

• La dose comme mesure de l’exposition aux rayonnements pour l’être humain

  Lorsqu’une personne est exposée à un champ de rayonnement, ce rayonnement a un effet sur le corps en libérant son énergie dans le corps : on dit que la
  personne a accumulé (reçu) une dose. Les doses sont exprimées en unités gray (Gy) ou sievert (Sv). La dose est exprimée en gray, ou milligray, et correspond à l’énergie absorbée par kilogramme de tissu corporel. La dose efficace en sievert, en revanche, indique la somme de l’énergie absorbée par kilogramme de tissu corporel, multipliée par des facteurs
  de pondération qui tiennent compte des effets biologiques des différents types de rayonnement et de la sensibilité différente aux rayonnements des différents organes et tissus. Comme une dose d’un sievert est une valeur très importante, les doses les plus courantes sont souvent exprimées en millisieverts (un millième de sievert, également écrit mSv) ou en microsieverts (un millionième de sievert, également écrit μSv).

  

Une région de contamination importante, où les doses les plus élevées pouvaient être également attendues, était la préfecture de Fukushima. Les doses moyennes les plus élevées ont été enregistrées pour des petits enfants et ont atteint un maximum de 7,5 mSv. Pour les adultes, la valeur correspondante était d’environ 4,3 mSv. Le tableau suivant donne un aperçu des doses dans différentes zones et permet une comparaison.

Pour comprendre ces valeurs il faut savoir que la radioactivité naturelle en Suisse provenant du rayonnement cosmique et terrestre ainsi que des radionucléides dans le corps humain entraîne une dose moyenne de 1,1 mSv par an (par personne). La dose moyenne pour un individu de la population suisse, toutes sources confondues, se monte, elle, à 5,8 mSv par an.

Comme la population en général a été touchée par des doses faibles lors de l’accident de Fukushima-Daiichi, on ne s’attend pas à des conséquences sanitaires importantes, en particulier pas à des effets importants sur les tissus. Dans le cadre des évaluations de risques, on pouvait s’attendre à si peu de cas de cancers, qu’ils ne peuvent être attribués de façon claire aux effets des radiations associés à l’accident (Health risk assessment from the nuclear accident after the 2011 Great East Japan earthquake and tsunami, World Health Organisation WHO, 2013).

En raison de l’augmentation du nombre de cancers de la thyroïde chez les enfants après l’accident de Tchernobyl, une augmentation du taux était également redoutée au début après l’accident de Fukushima-Daiichi. En conséquence, des examens intensifs ont été menés chez les enfants. Un grand nombre de kystes thyroïdiens et de nodules solides ont été trouvés. Cependant, des taux similaires, voire légèrement plus élevés, de kystes et de nodules ont été trouvés dans d’autres préfectures qui n’étaient pas touchées par des dépôts importants de radionucléides. Dans son rapport, l’UNSCEAR suppose donc que l’augmentation du taux dans la préfecture de Fukushima est due à des examens intensifs avec des méthodes plus précises et non aux effets des radiations (Developments since the 2013 UNSCEAR report on the levels and effect of radiation exposure due to the nuclear accident following the great East-Japan earthquake and tsunami, A 2017 white paper to guide the Scientific Committee’s future programme of work, UNSCEAR, 2017). De plus, comme les doses reçues par la thyroïde dans les environs de Fukushima-Daiichi étaient nettement inférieures à celles reçues autour de Tchernobyl, aucune augmentation des tumeurs thyroïdiennes dues à la contamination radioactive n’a été observée au Japon.

En outre, le rapport de l’UNSCEAR indique que les problèmes psychologiques, dus par exemple à la réinstallation, ont eu un impact plus important sur la santé de la population affectée que les effets des radiations.

L’observation de la population touchée continue de confirmer les conclusions de base du rapport 2013 de l’UNSCEAR. L’UNSCEAR prévoit de publier un rapport actualisé avec les dernières conclusions sur le sujet en mars 2021.

Il s’agit de la deuxième partie de la série de publications de l’IFSN pour marquer le dixième anniversaire de la catastrophe de Fukushima-Daiichi le 11 mars 2011. La troisième partie traite des tests de résistance de l’UE et paraîtra le 18 février 2021.