Il s’agit soit de radionucléides de période radioactive très longue présents sur Terre depuis sa formation (potassium 40, uranium 238, uranium 235, thorium 232, rubidium 87 et cérium 142), soit de radionucléides créés en permanence dans la haute atmosphère sous l’effet du rayonnement cosmique, qualifiés de radionucléides cosmogéniques (tritium, carbone 14, krypton 85, béryllium 7 et sodium 22).

Si la plupart de ces radionucléides se désintègrent directement en éléments stables, non radioactifs, trois d’entre eux (238U, 235U et 232Th) ont plusieurs descendants radioactifs, qui constituent des familles ou chaînes de désintégration comportant chacune entre dix et quinze radionucléides différents (exemple : chaine de filiation de l’uranium 238).

En France, il existe des sources d’exposition naturelle renforcée. Les anciens sites miniers d’uranium peuvent être à l’origine d’expositions spécifiques aux rayonnements ionisants, en raison des teneurs en uranium des matériaux et des résidus qui s’y trouvent, ainsi que de la présence de radionucléides descendant de l’uranium, tels que le radium 226 et le radon 222. Aucun produit radioactif nouveau n’a été ajouté par l’activité minière, mais celle-ci a modifié la répartition et l’état physique de l’uranium et des substances radioactives initialement présents dans le sous-sol, entraînant du même coup un risque éventuellement accru de dissémination dans l’environnement et donc d’exposition humaine, même après l’arrêt de l’exploitation minière.

Ceci peut se traduire par :

• une augmentation localisée de la radioactivité ambiante et des concentrations de radon dans l’air, provenant des stériles miniers déposés en surface et, pour certains sites, en couverture du stockage des résidus de traitement. En raison de teneurs en radionucléides généralement plus élevées que le bruit de fond naturel local, une personne se trouvant sur un terrain constitué de tels matériaux, est soumise à une exposition accrue, due au rayonnement ambiant émis par le sol ou à l’inhalation du radon de l’air ;
• une augmentation des concentrations en uranium et en radium dans les eaux de surface et dans les sédiments, provoquée par la dissolution des constituants des matériaux stockés en surface par les eaux de pluie ou de ruissellement ainsi que par l’écoulement des eaux venant des galeries (en)noyées. Sur certains sites, les caractéristiques des eaux collectées nécessitent un traitement avant de pouvoir être rejetées vers l’environnement. Plusieurs stations de traitement de l’eau sont encore aujourd’hui exploitées par AREVA. Malgré ces traitements, les rejets d’eau hors de certains sites peuvent conduire à une augmentation de la radioactivité des cours d’eau en aval ainsi qu’au dépôt de sédiments, présentant des teneurs élevées en uranium, au fond des plans d’eau ou sur les berges.

Principaux radionucléides artificiels présents dans l’environnement français

En savoir plus : Gammes des activités actuelles des radionucléides artificiels les plus couramment observés dans 6 denrées radiologiquement représentatives de la chaîne alimentaire.

LE CESIUM 137

Le césium 137 résulte des essais nucléaires, de l’accident de Tchernobyl et figure également dans les rejets de certaines installations nucléaires : centrales nucléaires, installations de retraitement du combustible usé et centres de recherche. Néanmoins, il n’est presque jamais possible de déceler les conséquences de ces rejets dans l’environnement terrestre car elles sont très largement masquées par la rémanence des retombées anciennes.

Après avoir atteint son maximum de 4000 Bq/m2 en 1963, l’activité surfacique des sols a ensuite lentement diminué suite à l’arrêt des essais américains et soviétiques, par décroissance radioactive et par des processus de dilution et de migration. L’accident de Tchernobyl a conduit en mai 1986 à des dépôts hétérogènes sur le territoire.

Aujourd’hui, les concentrations de césium 137 en France peuvent ainsi varier de près de deux ordres de grandeur en fonction des dépôts radioactifs initiaux : les deux tiers Ouest du territoire présentent des dépôts homogènes et inférieurs à 5000 Bq/m2, alors que dans la partie Est du pays, les dépôts sont très hétérogènes et peuvent atteindre 40 000 Bq/m2.

Le césium 137 est également encore mesuré dans l’air en France, à un niveau moyen inférieur à 1 µBq/m3, et dans l’eau de pluie à un niveau de l’ordre de 0,01 à 0,1 mBq/l. Toutefois, cette activité a cessé de diminuer ces dernières années ; un équilibre semble s’être installé entre l’activité qui se dépose à la surface du sol et celle qui est remise en suspension à partir des stocks présents dans les sols et les végétaux. Dans les denrées, les niveaux vont de la limite de détection à plusieurs centaines de Bq/kg frais pour certains champignons.

LE STRONTIUM 90

Le strontium 90 provient presque exclusivement des retombées des tirs. La contamination surfacique des sols en 90Sr a ainsi augmenté progressivement depuis 1945 pour atteindre son maximum de 2500 Bq/m2 en 1963.

L’arrêt des essais nucléaires a ensuite entraîné une lente diminution par décroissance radioactive, qui se poursuit jusqu’à aujourd’hui. Le strontium 90 reste encore détectable dans les sols, le lait et des échantillons de végétaux. Les niveaux observés dans les denrées sont, en général, de l’ordre de 0,1 Bq/kg frais.

LE PLUTONIUM ET L’AMERICIUM

Les isotopes du plutonium (238Pu, 239Pu, 240Pu et 241Pu) sont issus presque exclusivement des retombées des essais nucléaires atmosphériques et, pour le 238Pu, de la chute du satellite américain SNAP-9A en 1964 dont l’énergie était assurée au moyen d’une pile alimentée au 238Pu.

Dans les denrées, les activités du 239Pu peuvent atteindre quelques mBq/kg frais, mais restent souvent inférieures à la limite de détection.

Les rejets atmosphériques et liquides de plutonium par certaines installations, comme Marcoule ou La Hague, ont conduit à des enrichissements en 238Pu, 239Pu et 240Pu de leur environnement immédiat par rapport au bruit de fond des retombées anciennes.

L’américium 241 n’était pas présent dans les retombées mais provient de la désintégration du 241Pu. Aussi, son activité augmente régulièrement et atteindra son maximum en 2036, lorsqu’il n’y aura plus assez de 241Pu pour que la production de 241Am puisse compenser sa lente décroissance radioactive (de 433 ans de période).

LE TRITIUM ET LE CARBONE 14

Produit naturellement dans l’atmosphère et provenant des retombées des tirs, le tritium (3H) et le carbone 14 (14C) figurent parmi les radionucléides les plus rejetés par l’industrie nucléaire.

A l’échelle de la France, la répartition du carbone 14 et du tritium est assez homogène. L’hétérogénéité des retombées des essais nucléaires est sans doute masquée par la composante naturelle prédominante qui est, pour sa part, très homogène.

Dans tous les compartiments de la biosphère (air, végétaux, produits animaux) non influencés par une installation, une activité de 242 Bq de 14C par kg de carbone stable et de 1 à 10 Bq de 3H par kg de produits frais a été mesurée en 2008. Cependant, au voisinage de certaines installations nucléaires et sous les vents dominants ainsi qu’en aval des émissaires de rejet, les activités en 3H et 14C sont souvent plus importantes.

Si la plupart des installations nucléaires marquent leur environnement en 14C de manière légère mais visible, seuls les environs de quelques sites nucléaires français présentent des activités en 3H qui sortent nettement du bruit de fond : Valduc, Marcoule, la Hague, Saclay, Bruyères-le-Châtel et Brennilis.

Enfin, le 3H est, ou a été, rejeté par certaines industries qui l’utilisent pour sa luminescence dans les aiguilles de montres ou certains panneaux de signalisation. Le Rhône est ainsi marqué en 3H par les rejets de l’industrie horlogère suisse.

LES AUTRES RADIONUCLEIDES ARTIFICIELS

D’autres radionucléides artificiels sont mesurés de manière plus ponctuelle dans les milieux aquatiques continentaux et marins :

• sous influence des rejets des installations nucléaires, le manganèse 54 (54Mn), les cobalts 58 et 60 (58Co et 60Co), l’argent 110 métastable (110mAg), l’iode 129 (129I) et très sporadiquement le ruthénium 106 (106Ru) et le césium 134 (134Cs) ;
• sous influence des rejets hospitaliers, l’iode 131 (131I) dans les matières en suspension ou les végétaux aquatiques.

La détection de ces radionucléides est extrêmement rare dans le milieu terrestre si ce n’est à des niveaux proches des limites de détection.