Avertissement:
Cette fiche sur le carbone 14, rédigée en novembre 1997, a été publiée en 1ère version dans le n°39-4ème trimestre 1997 de la revue L'ACROnique du nucléaire. Cette 2ème version intègre notamment les données Cogéma fournies en janvier 1998 dans le cadre des travaux de la commission , la synthèse IPSN sur le carbone 14 [BEA 97] et l'exploitation de documents anglais traitant des rejets du site de Sellafield. 1- Préambule Dans l'option retraitement des
combustibles irradiés et dans le cycle retenu actuellement pour
les combustibles issus de réacteurs à eau pressurisée
(PWR) ou à eau bouillante (BWR), 4 radioéléments sont
pratiquement rejetés intégralement dans l'environnement,
il s'agit du tritium,
du carbone 14, du krypton 85 et de l'iode 129.
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Les rejets gazeux de carbone 14 des usines de ce
site ne sont publiés que depuis 2 ans (la première usine
fonctionne depuis 1966), seule l'année 1996 fait l'objet d'une publication
des 2 types de rejets, liquides et gazeux.
Des potentiels en carbone 14 des combustibles retraités aux usines de la Hague ont été publiés en janvier 1988 dans le cadre des travaux de la commission Sugier chargée de dresser le bilan radioécologique des usines Cogéma du cap de la Hague. Les rapports du Comité Scientifique des Nations Unies sur l'Effet des Radiations ionisantes (UNSCEAR) soulignent l'impact majeur du carbone 14 dans l'option retraitement, cet aspect est aussi retenu par l'OPRI dans son bilan des contrôles et mesures dans la région de la Hague du 26 mars 1997: "Pour ce qui concerne le carbone 14, l'incertitude sur les effets est moindre, mais l'incertitude est plus grande en ce qui concerne l'exposition du public. Actuellement ce radioélément ne fait pas l'objet d'un contrôle réglementaire…(cette situation n'est pas totalement satisfaisante en ce qui concerne l'exposition à proximité des émissaires). p.15
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En effet, la
majorité des éléments dont nous disposons montre que
l'impact local est sous-évalué…".
En l'absence d'étude environnementale publiée sur le sujet, nous nous proposons d'effectuer une présentation synthétique des données accessibles et de donner une estimation des rejets et de leur impact sur une population critique (proche du site) par calcul à partir de données référencées. 2- Caractéristiques radiotoxicologiques du carbone 14 - groupe de radiotoxicité 3
(suite)
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suite:
La 2ème donnée tient compte du coefficient de la CIPR 60 retenu par la Directive Européenne de mai 1996: 3- Comparaison des rejets déclarés par Cogéma en 1998 et des rejets calculés (cf §3;2.2) d'après les données l'UNSCEAR de 1977 et de 1993 3.1 Activité potentielle de carbone
14 dans les combustibles PWR retraités dans les usines Cogéma
de la Hague, comparaison des activités déclarées par
Cogema [HAGO 0065 97 02425 01] et des activités potentielles calculées
à partir des données UNSCEAR 1977 et 1993 (voir tableau
1).
Le rapport des calculs UNS93/ Cogéma
98 est @ 5,5 alors
que celui des calculs UNS77 / Cogéma 98 est @
1,4.
p.16
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mémento CEA
1995 ß |
taux de combustion
moyen 1996 ß |
tonnage
1996 ß |
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rejet annuel = rejet moyen (TBq.GWe) | x | 0,925
GWe-___
33.000 MWj/t x 25t x |
x | 28.102 MWj/t | x | 1681 t/a |
RÉSULTATS:
rejet gazeux calculé: 31,78 TBq (déclaré 12,40 TBq) donne un rapport calculé / déclaré = 2,56 rejet liquide calculé: 7,94 TBq (déclaré 9,94 Tbq) donne un rapport calculé / déclaré = 0,8 déclaré Si les données de base sont satisfaisantes, il y a sous-évaluation importante des rejets gazeux. 4 - Le carbone 14 à l'échelle de la planète [JEA 82] - production naturelle annuelle:
5 - Production du carbone 14 dans les combustibles PWR Les réactions à
l'origine de la création de carbone 14 dans les combustible PWR
ou BWR sont majoritairement des réactions (n,a)
avec l'oxygène 17 présent dans les combustibles et des réactions
(n,p) avec l'azote 14 présent à l'état d'impuretés
dans les combustibles [AEN 80] , [OMS 87] et [BEA 97].
(suite)
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suite:
En l'absence de référence bibliographique validée étayant les hypothèses Cogéma, nous retiendrons dans la suite du texte les valeurs moyennes retenues par [UNS 77] et [BEA 97]. Les données [UNS 93] sont écartées, les taux standardisés de carbone 14 de ce document proviennent de données anglaises: Sellafield 1985/1989, à cette période l'usine anglaise ne retraite que combustibles MAGNOX réputés pour avoir un potentiel de production de carbone 14 trois à quatre fois plus importants que les combustibles PWR ou BWR. Notre hypothèse est en concordance avec les prévisions de production de carbone 14 gazeux estimées par Cogéma dans toutes ses études d'impact: 44 TBq/an pour 1600 tonnes de combustibles PWR retraités (taux de combustion moyen 33.000 MWj/t) notre estimation conduit à: 32 TBq/an pour 1681 tonnes de combustibles PWR retraités en 1996 (taux de combustion moyen 28.102 MWj/t). 6 - Le carbone 14 à Sellafield Le manque de connaissances, dû
en France à l'absence de contrôle en matière de rejets
de carbone 14 du site de retraitement du cap de la Hague, peut être
apprécié à partir de l'expérience anglaise
en matière de surveillance et de réglementation pour les
rejets de ce radionucléide par le site de retraitement anglais de
Sellafield.
La prépondérance
des rejets gazeux de carbone 14 en matière d'impact sur les populations
locales a conduit les autorités sanitaires anglaises à fixer
une valeur limite de rejet gazeux de carbone 14 à 8,4 TBq/an. L'exploitant
a modifié son process en priorisant les rejets liquides: alors que
les rejets gazeux étaient 4 fois supérieurs aux rejets liquides
dans les années 1982 à 1992 (voir tableau n°3),
ils deviennent inférieurs d'un facteur 17 pour les années
1995 et 1996 [RIF 96 et 97].
p.18
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7.1 Le carbone 14 est un des radioéléments
les plus connus et les plus mesurés: sa longue période 5.730
ans permet de dater les squelettes de nos lointains ancêtres et les
vestiges d'organismes vivant dans leur séquence de passage sur terre
(jusqu'à 40.000 ans avant J.C.).
7.2 Le carbone 14 est considéré
par l'UNSCEAR comme le radioélément ayant l'impact radioécologique
majeur pour les populations critiques dans l'option retraitement des combustibles,
son impact était considéré comme déterminant
dans les rejets gazeux (quoique non différencié du tritium
et du krypton 85) dans les trois études d'impact sur le site de
retraitement de la Hague.
Cette valeur, 50 mSv/a induits par le seul carbone 14, est à reprocher de l'impact maximal pour les individus les plus exposés estimé par Cogéma à 20 mSv/a (0,02 mSv/an) tous rejets confondus, en tenant compte de la réglementation européenne qui fixe l'exposition maximale du public aux rayonnements ionisants artificiels à 1.000 mSv/a (1mSv/a). (suite)
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suite:
6.3 Selon l'OPRI, à partir de quelques mesures comparatives effectuées sur des échantillons (notamment feuilles d'arbres) de la Hague et du Vésinet, les valeurs de carbone 14 observées sur les végétaux de la Hague pourraient indiquer un impact maximal de 50 mSv/an [OPR 97-2], nos calculs sont en concordance avec cette estimation de l'OPRI. Cette valeur de 50 mSv/an est à comparer aux résultats de l'étude OPRI sur le site de Ganagobie, société Isotpchim spécialisée dans le marquage radiologique de molécules chimiques, dont la carbone 14: l'autorisation de rejet gazeux maximal de carbone 14 accordée à cette société était de 6,4 GBq/an, ce rejet aurait induit pour les individus habitant autour de l'entreprise une dose de 57 mSv/an [OPRI 95] 6,4 GBq/an Þ 57 mSv/an à Ganagobie selon [OPR 95] 31.780 GBq/an Þ 50 mSv/an à la Hague rejet calculé [UNS 77] et dose [OPR 97-2] 12.400 GBq/an Þ 10 mSv/an à la Hague selon [COG 97] Même en considérant la réduction de l'impact local avec n rejet effectué à partir de cheminées de 100m de hauteur, la réduction des doses induites à la population locale (entre un rejet par cheminées de 100m et un rejet au sol) n'a qu'un facteur de réduction de 30 entre 0,6 et 0,8 Km du point de rejet et 1,5 entre 3 et 4 Km du point de rejet [GAR 1976, page 27]. Par rapport à ces données, même en prenant un facteur 1/100 pour un conduit de rejet de 100m de hauteur, l'impact du carbone 14 est soit surévalué à Ganagobie, soit sous-évalué pour le site du cap de la Hague : Si un rejet de 604 GBq/an au sol induit 57mSv, nous pourrions en déduire qu'un rejet de 31.780 GBq/an par une cheminée de 100 induirait un impact de: Outre l'estimation réaliste des rejets et de leur impact dosimétrique (intégration du retour d'expérience anglais), il serait intéressant de déterminer les variations du taux de carbone 14 limités à moins de 8,4 TBq à Sellafield depuis 1988, les anglais s'efforçant de rester très en deçà de cette limite, de 32 TBq en 1976, ils sont arrivés à moins de 1 TBq en 1996 malgré le démarrage de leur 2ème usine de retraitement des combustibles étrangers (Thorp), alors que Cogéma au cap de la Hague, a quartier libre de relargage de carbone 14 gazeux et qu'elle en rejette aujourd'hui plus de 30 TBq/an. p.19
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[AEN 80] "Importance radiologique
et gestion des radionucléides tritium, carbone 14, krypton 85, iode
129 produits au cours du cycle du combustible nucléaire" Rapport
établi par un Groupe d'expert de l'AEN - Editeur AEN OCDE - Paris,
avril 1980
[BEA 97] "Etude bibliographique sur le carbone 14" - Pierre Beaujard- Note technique SEGR/SAER/97 - n° 10, février 1997 (IPSN) ¢CEA 72] "Evaluation de l'exposition de la population liée aux rejets de l'ensemble HAO-UP2 du Centre de la Hague" - Etude d'impact CEA, 1972 [COG 78] "Etude d'impact de l'usine UP2-400" - Cogéma, 1978 [COG 80] "Demandes de déclaration d'utilité publique. Usine Plutonium n° 2/800, Usine Plutonium n°3A et Station de Traitement des Effluents 3ème chaîne" - Cogéma, 1980 [COG 83] "Usines UP2-800, UP3-A, station de traitement des effluents 3ème chaîne - Etude de rejet d'effluents radioactifs gazeux" Cogéma, 1983 [COG 97] "Etude d'impact de l'Etablissement de la Hague, note de synthèse" Note technique Cogéma, 13 mai 1997 [COG 98] "Historique annuel des combustibles UNGG et EI retraités à la Hague" - Référence Cogéma HAG 0 0065 97 02425 01, Janvier 1998 [CRI 96] "Contrôles radiologiques dans l'environnement des installations nucléaires de la Hague" - Etude CRII-RAD, février 1996 [CSP 96] "Bilans trimestriels de surveillance de l'environnement de la Hague" transmis par Cogéma à la CSPI du 1er trimestre 1982 au 4ème trimestre 1996 [GRA 76] "Méthodologie d'évaluation des doses à la population résultant de rejets radioactifs dans l'atmosphère" Arlette Garnier, Département de Protection, Centre d'Etudes Nucléaires de Fontenay aux Roses - Rapport CEA-R-4789, 1976 [GRA 95] "Discharges to the environment from Sellafield site, 1957-1992" J. Gray, S.R. Jones ans D. Smith - J. Radiol. Prot. 1995 Vol. 15 No 2 99-131 (suite)
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suite:
[JEA 82] Jeanmaire "Métabolisme et toxicité du carbone 14" dans "Toxiques nucléaires" - sous la direction de P. Galle, Comptes rendus du Symposium organisé en 1982 par la Société Française de Biophysique et de Médecine nucléaire et l'IRU, Environnement de l'Université Paris-Val de Marne - ed. Masson, 1982 [LAI 96] "Datation par carbone 14 et champs géomagnétique" Carlo Lai, Alain Mazaud et jean-Claude Duplessy, Pour la science, octobre 1996 [NRPB 95] "Risks of leukaemia and other cancers in Seascale from all sources of ionising radiatin exposure" - National Radiological Protection Bureau NRPB - R276, octobre 1995 [OMS 87] Critère d'hygiène de l'environnement 25 "Quelques radionucléides, tritium, carbone 14, krypton 85, strontium 90, iode, césium 137, radon, plutonium" - Organisation Mondiale de la Santé - Genève, 1987 [OPR 95] "Rapport d'activité 1995" Office de Protection des Rayonnement Ionisants OPR 97-1] "Bilan des contrôles et mesures dans la région de la Hague" - OPRI, mars 1997 [OPR 97-2] "Rapport de synthèse sur l'usine de la Hague" - §7, la question du carbone 14 - OPRI, 16 juillet 1997 [RIF 96] "Radioactvity in Food and the Environment, 1995" - RIFE-1 Ministry of agriculture, Fisheries and Food, 1996 [RIF 97] "Radioactivity in Food and the Environment, 1996" - RIFE-2 Ministry of Agriculture, Fisheries and Food, 1997 [UNS 77] UNSCEAR "United Nations Scientific Committee on the effects of Atomic Radiations" Report to the General Assembly with annexes - Editeur United Nations Publications - New York, 1977 [UNS 93] UNSCEAR 'United Nations Scientific Committee on the effects of Atomic Radiations" Report to the General Assembly with annexes - Editeur United Nations Publications - New York, 1993 [ZER 96] "Données sur le tonnage et le taux moyen de combustion des combustibles retraités à l'Etablissement de la Hague" - Commission Castaing, 1982 et compléments : Zerbib, 1996 [ZER 97] "Les rejets de Krypton à l'usine UP2 de la Hague" - CSPI, Zerbib, 1997 p.20
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Potentiel de carbone 14 dans les rejets des usines
du cap de la Hague et rejets gazeux théoriques (en TBq)
Hypothèses:
- taux moyens de combustion
selon Cogéma 1998
- rejets normalisés
d'après AEN 1980 pour les combustibles UNGG et UNSCEAR 1977 pour
les combustibles PWR
- rejets gazeux = 80% du
potentiel initial en carbone 14 des combustibles irradiés (NRPB
1995 et Beaujard 1997).
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