G@zette N°209/210, novembre 2003

Calculs et modèles à l'épreuve des faits:
l'exemple de Tchernobyl
André AURENGO
Groupe Hospitalier Pitié-Salpêtrière

     Comme l'épidémiologie, la modélisation est indispensable en évaluation des risques sanitaires environnementaux. Dans les deux cas cependant, il est nécessaire de garder présentes à l'esprit les limites de ces outils méthodologiques et le cadre de leur validité.
     En ce qui concerne les modèles, il faut distinguer plusieurs types adaptés à des objectifs bien différents:
     - On utilise tout d'abord des modèles approximatifs, destinés à l'aide à la décision en cas par exemple d'acte terroriste ; on est alors heureusement dans le cadre de la fiction et aucune donnée réelle n'est disponible. Récemment, par exemple, ont été élaborés des modèles pour aider les décideurs en cas d'attentat utilisant des souches de variole. Ces modèles permettent de tester l'influence de telle ou telle décision : vacciner une certaine fraction de la population ; limiter les déplacements en France ; isoler les contacts d'un malade déclaré. Ils n'ont évidemment pas pour but de prévoir exactement combien il y aurait de cas à Perpignan ou à Roscoff. Les modèles destinés à évaluer l'impact sanitaire à long terme des différentes filières énergétiques entrent dans ce cadre, nous en avons vu les difficultés et les limites.
     - On utilise aussi des modèles beaucoup plus ambitieux dont l'objectif est de cerner de plus près une réalité passée, incomplètement connue faute de toutes les mesures adéquates. Un exemple est la reconstitution, des années après les faits, de la contamination liée au passage du nuage de Tchernobyl sur la France. Nous avons choisi cet exemple car il illustre bien les difficultés de ce type de modélisation, comment on peut cerner leur utilité, et aussi parce qu'ils font l'objet d'un débat que nous voudrions éclairer. D'autres exemples pourraient être développés dans le domaine de l'énergie, comme l'impact des systèmes de production d ‘énergie sur l'environnement.
     - Enfin, certains modèles se proposent, à partir d'une contamination connue (ou supposée) de descendre la chaîne des conséquences, vers la contamination des aliments, de l'eau ou de l'air, l'exposition humaine et enfin les conséquences sanitaires. Ces modèles posent deux difficultés : comment estimer le transfert du polluant depuis l'environnement jusqu'à l'homme (ou à l'animal) ; comment relier une exposition à un effet sanitaire (quelle est la relation “dose-effet”).
     Dans le cas de Tchernobyl, au moment de l'accident, plusieurs organismes (SCPRI*, CEA) et des industriels (EDF, Cogema) effectuaient déjà de manière systématique une surveillance de la contamination radioactive au niveau national (SCPRI) ou autour de leurs installations. Il en résulte que de nombreuses données de contamination contemporaines de l'accident sont disponibles, pour la contamination de l'air, de l'eau de pluie, des aliments, ou mesurées sur l'ensemble du corps. Après l'accident, d'autres mesures ont été réalisées, comme celles de la CRIIRAD* et celles qui entrent dans la surveillance permanente du territoire.

     Les cartes de contamination
     Comment peut-on estimer la contamination initiale du sol français, en sachant que les données recueillies lors de l'accident ne recouvrent que très imparfaitement le territoire? 
     Le système de surveillance en place à l'époque était en effet essentiellement organisé pour la surveillance des installations nucléaires françaises et pour étudier les retombées des tirs atomiques, mais ne permettait pas d'évaluer avec une grande finesse géographique les retombées d'un accident comme celui de Tchernobyl .
     Bien que réalisant un maillage lâche, ces données recueillies fin avril et début mai 1986, provenant essentiellement du SCPRI et du CEA, sont les seuls témoignages vraiment fiables de la situation réelle, avec en particulier la mesure de la contamination des sols (avec la correction nécessaire pour tenir compte des retombées des essais nucléaires) et celle des eaux de pluie. Les mesures postérieures à l'accident sont d'interprétation plus hasardeuse car la répartition des radioéléments est remodelée par les précipitations et le relief. Elles ont le mérite de renseigner sur la contamination actuellement présente, mais remonter à la contamination initiale nécessite des modèles dont la validation est difficile.

suite:
     Une question est donc posée de manière récurrente : quelle radioactivité est tombée sur la France dans les jours qui ont suivi l'accident, quand le “ nuage ” est passé sur notre pays en plusieurs phases, du 30 avril au 5 mai environ?
     Un atlas rassemble les données issues des pays concernés par la contamination, en “complétant” par interpolation les zones où les mesures manquaient [1]. Cet atlas a été contesté et est probablement perfectible. Par une autre approche, plusieurs modèles ont été essayés pour améliorer la précision de ces cartes.

     Le dernier modèle…
     Lors du dernier anniversaire de l'accident de Tchernobyl, le rapport officiel de l'IRSN* [2,3] a retenu un modèle déjà présenté début 2002 et qui suscite une controverse car les valeurs auxquelles il aboutit sont très significativement différentes de celles usuellement admises auparavant. Plusieurs anomalies conduisent à mettre en doute la validité de ce modèle, non pas pour donner une explication qualitative de la répartition de la contamination mais pour représenter la réalité de manière quantitativement fiable.
     Ce modèle utilise une relation entre la contamination des sols lors du passage du nuage et l'importance de la contamination dans l'air et celle des précipitations entre le 1er et le 5 mai 1986. En effet, les dépôts entraînés vers le sol dans la pluie sont beaucoup plus importants que ce qui se dépose par temps sec (5 à 15 fois environ pour une pluie fine, 30 à 75 fois pour une pluie d'orage).
     Ce modèle permet de bien expliquer, comme la CRIIRAD* le fait dans son atlas [4], pourquoi la contamination a été maximale dans la partie est du pays (la contamination de l'air était maximale et les précipitations abondantes), plus faible vers le centre (pluies presque nulles, contamination de l'air plus faible) et très faible à l'ouest (pluies abondantes mais contamination de l'air très faible). En revanche, les valeurs numériques fournies sont beaucoup plus problématiques et en contradiction avec plusieurs groupes de données:
     - Les cartes obtenues avec ce nouveau modèle ne se raccordent pas avec les données obtenues dans les pays limitrophes [2,3], que ce soit en Espagne, en Italie, en Suisse, en Allemagne, au Luxembourg ou en Belgique. En franchissant la frontière de l'Espagne, vers la France, les dépôts passent de moins de 1000 Bq/m2 à 1000-2000 voire 2000-4000 ; venant d'Italie, dans la zone de Vintimille on passe de 1.000-2.000 à 20.000-40.000, d'Allemagne en Alsace de 1.000-2.000 à 4.000-10.000, de Belgique, la contamination double presque partout en franchissant la frontière. 
     - Les données du modèle 2003, fondé sur les précipitations plus un terme constant, sont incompatibles avec de nombreuses mesures effectuées au moment de l'accident sur l'eau de pluie tombée entre le 1er et le 5 ou 6 mai, par le SCPRI ou le CEA [5,6]. Par exemple, sur les sites nucléaires de l'est on mesurait dans l'eau de pluie 780 Bq.m-2 à Chooz, contre 4000-10.000 pour le modèle ; 190 Bq/m2 à Fessenheim, contre 4.000-10.000 pour le modèle ; 2.000 Bq/m2 à Bugey, 1.500 à Tricastin et 6.100 à Cruas, contre 10.000 à 20.000 pour le modèle. Les valeurs plus faibles obtenues dans le centre et dans l'ouest sont en revanche en assez bonne concordance avec le modèle.
     - Les données du modèle “pluie” sont incompatibles avec celles d'un autre modèle présenté en 1997 [7] par les mêmes auteurs, repris dans plusieurs rapports de l'IPSN. Ce modèle calcule les dépôts de césium moyens à partir des contaminations alimentaires. Il montre quatre zones avec des dépôts moyens décroissant d'est en ouest de 3.000 – 6.000 Bq/m2 à moins de 750 Bq/m2. Ces valeurs sont pour de grandes zones beaucoup plus faibles que celles du modèle 2003. Par exemple dans la vallée du Rhône, le modèle 1997 trouve des valeurs entre 1.500 et 6.000 Bq/m2 et celui de 2003 entre 10.000 et 40.000 Bq/m2. Lequel de ces deux modèles faut-il croire ?

p.23
     Un modèle discutable
     Le nuage de Tchernobyl ne s'est évidemment pas arrêté à notre frontière mais il ne s'y est pas d'avantage concentré. Il est difficile de cerner les points faibles de ce nouveau modèle et de comprendre les écarts importants qu'il fournit avec la réalité mesurée sur le terrain au moment de l'accident. Le rôle essentiel de la pluie est bien établi. En revanche l'hypothèse que la concentration moyenne dans l'air du nuage de Tchernobyl entre le 1er et le 5 mai ne dépendait que de la longitude (c'est à dire était par exemple identique à Dunkerque, Paris et Castres) et décroissait bien régulièrement d'est en ouest est probablement une représentation trop simpliste pour une contamination ballottée par les vents, irrégulière et arrivée sur notre territoire en deux phases, est/nord-ouest et sud-est/nord.      Les précipitations ont également pu tomber quand la contamination aérienne était plus ou moins concentrée, ce que ne reflète pas le simple produit de la contamination moyenne par les précipitations totales.
     Ce modèle peut certainement être amélioré, mais les données restent les données. On peut douter qu'un phénomène aussi complexe puisse être approché par une modélisation assez fine pour servir de “carte de référence” de la contamination au moment de Tchernobyl. Mais, un tel modèle, s'il est perfectible, pourrait être très utile comme aide à la décision en cas de contamination accidentelle, en donnant très rapidement des ordres de grandeur des contaminations.

Références

[1] Commission of the European Communities. Atlas européen établi par la DGXII. 1996. 
[2] IRSN. Tchernobyl 17 ans après. Dossier d'information. Mai 2003. Téléchargeable sur le site de l'IRSN : http://www.irsn.org/
[3] IRSN. Tchernobyl 17 ans après. Dossier de presse. Mai 2003. Téléchargeable sur le site de l'IRSN : http://www.irsn.org/
[4] CRIIRAD. Contaminations radioactives : atlas France et Europe. Ed Yves Michel. 2002.
[5] SCPRI. Tableau mensuel des mesures. Mai 1986.
[6] P. Renaud, K. Beaugelin, H. Maubert, P. Ledenvic. IPSN. Les retombées en France de l'accident de Tchernobyl. EDP Sciences. 1999.
[7] P. Renaud, K. Beaugelin, H. Maubert, P. Ledenvic. IPSN. Conséquences radioécologiques et dosimétriques de l'accident de Tchernobyl en France. Rapport IPSN 97-03.

Glossaire 

SCPRI Service Central de Protection contre les Rayonnements Ionisants. Chargé en 1986 de la radioprotection.
IPSN Institut de Protection et Sûreté Nucléaire. Appartenant au CEA puis fusionné en 2002 avec une partie de l'OPRI pour constituer l'IRSN, organisme chargé de l'expertise en sûreté nucléaire et radioprotection 		suite:
OPRI Office de Protection contre les rayonnements ionisants, successeur du SCPRI. En 2002 une partie de l'OPRI a fusionné avec l'IPSN pour constituer l'IRSN, l'autre a fusionné avec la DSIN (Autorité de sûreté nucléaire) pour constituer la DGSNR.
CRIIRAD Commission de recherche et d'Information Indépendantes sur la Radioactivité. Association fondée le 15 mai 1986.
DGSNR Direction Générale de la Sûreté Nucléaire et de la Radioprotection, chargée du contrôle en sûreté nucléaire et radioprotection. Créé en 2002.
IRSN Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire, chargé de l'expertise en sûreté nucléaire et radioprotection. Créé en 2002.

     COMMENTAIRE 
     L'IRSN a publié de nouvelles cartes qui recoupent celles de la CRIIRAD.
     La prise de position de A.Aurengo est de ne prendre que les quelques mesures mises en avant par le SCPRI.
     Or il y a eu d'autres mesures effectuées sur les sites CEA, dans les laboratoires, sur les sites EDF. Ces mesures permettent de mieux déceler les retombées qui ont été, il est vrai différentes selon les régions.
     Dès 86/87 des reconstitutions ont été faites par l'IPSN (IRSN maintenant).
     Il n'est pas possible de prendre les publications françaises car elles sont indigentes. De fait si on utilise uniquement les mesures SCPRI de mai 86, on obtient une carte non représentative du dépôt suite au nuage de Tchernobyl.
     Il n'est pas non plus recevable de ne  prendre que les mesures effectuées en 86 et d'ignorer tous les relevés effectués dans les mois qui ont suivi.
     De toute façon, les campagnes de mesures effectuées de 1986 à 2000 sont en désaccord avec les premières cartes SCPRI. Dès 1986 il était connu que certaines régions avaient reçu des dépôts très largement supérieurs aux indications des cartes SCPRI: 
     1986 -> le bassin de Tavignano en Corse, le bassin du Haut Var, le Boréon, 
     1987 -> le bassin de la Moselle
     1995 -> les Vosges
     1996 -> le Mercantour, le Bas-Rhône
puis en Corse la Balagne et la plaine d'Aléria en 2000.
     La carte 2002 présentée par l'IRSN se raccorde à peu près correctement avec les cartes des pays limitrophes.
     En conséquence tout le travail IRSN est parfaitement correct même s'il montre que les cartes SCPRI de 1986 sont non représentatives de la contamination après Tchernobyl , tout simplement par manque de mesures portées sur les cartes. Ces mesures existaient mais non pas été compilées par le SCPRI. 
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