Ecole Doctorale
Sciences de l'Environnement
Spécialité
Sciences de l'environnement: Géosciences
Etablissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
Accident nucléaire,Émissions,Herbe,Iode,Modèle,Vitesse de dépôt
Keywords
Nuclear accident,Emissions,Grass,Iodine,Model,Deposition velocity
Titre de thèse
Détermination expérimentale et modélisation du dépôt par temps sec de l'iode moléculaire susceptible dêtre émis dans l'environnement suite à un accident nucléaire majeur sur un réacteur à eau pressurisée.
Experimental determination and modeling of the molecular iodine dry deposition that can be emitted into the environment due to a major nuclear accident on a pressurized water reactor.
Date
Jeudi 14 Janvier 2021
Adresse
CEREGE
Technopôle Environnement Arbois-Méditerranée BP80
13545 Aix-en-Provence, Cedex 04 Amphithéâtre du CEREGE
Jury
Rapporteur |
M. Yelva ROUSTAN |
École des ponts ParisTech, CEREA |
Rapporteur |
M. David AMOUROUX |
Institut des Sciences Analytiques et de Physico-Chimie pour l'Environnement et les Matériaux, IPREM, CNRS |
Examinateur |
Mme Béatrice MARTICORENA |
Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques (LISA) UMR CNRS |
Examinateur |
M. Benjamin LOUBET |
Université Paris Saclay, INRAE AgroparisTech, ECOSYS |
Examinateur |
M. Yves THIRY |
Agence Nationale Pour la gestion des Déchets Radioactifs (ANDRA) |
Directeur de these |
M. Denis MARO |
|
Examinateur |
Mme Lucilla BENEDETTI |
AMU |
Résumé de la thèse
Parmi les composés susceptibles dêtre émis dans latmosphère suite aux rejets accidentels ou chroniques des installations nucléaires, les isotopes radioactifs de liode, 131I (demi-vie radioactive = 8,02 jours) et 129I (demi-vie radioactive = 15,7 millions dannées) peuvent être préoccupants pour la santé humaine en raison de leur accumulation possible dans la glande thyroïde. Les produits issus de lécosystème prairial étant une composante de la chaine élémentaire de lHomme via lélevage, pour comprendre, évaluer et prévoir limpact de liode dans ce milieu, il est important détudier son dépôt par temps sec. Labsence de paramétrisation des vitesses de dépôt sec dI2 (Vd) en fonction des paramètres météorologiques (vitesse de frottement du vent, flux de chaleur sensible,
) et des propriétés de surface de lherbe (résistance stomatique,
) entraine des incertitudes sur les modèles allant jusquà deux ordres de grandeur. Dans cette thèse, une méthodologie originale de détermination de la vitesse de dépôt sec dI2 a été développée. Elle a été basée sur des émissions à court terme (30 minutes à 1 heure) diode stable (127I) sous forme I2 dans latmosphère en labsence de précipitations au milieu dune prairie. La vitesse de dépôt sec dI2 a été déterminée en rapportant la concentration dI2 mesurée sur des éprouvettes dherbe placées à 3 m de lémissaire à la concentration dI2 dans lair mesurée à 26 cm au-dessus des éprouvettes. Linfluence des paramètres météorologiques tous mesurés lors des émissions dI2 sur les Vd a été étudiée. Ensuite, un modèle de dépôt sec dI2 tenant compte des propriétés physiques et chimiques de liode, et des propriétés de surface de lherbe a été paramétré. Ce modèle repose sur lanalogie électrique dans laquelle le transport dI2 de latmosphère vers la surface est régi par trois résistances (la résistance aérodynamique, la résistance au voisinage de la surface et la résistance niveau de la surface). Ce modèle a été validé dans des conditions météorologiques différentes par des mesures à long terme (30 jours) des transferts sur lherbe d129I sous forme I2 émis par lusine Orano-La Hague. Au cours de cette validation, il a été montré quune quantité importante dI2 déposé est éliminée de lherbe (7 jours < demi-vie délimination biologique d129I < 9 jours).
Thesis resume
Among the compounds that can be emitted into the atmosphere following accidental or chronic releases from nuclear installations, the radioactive isotopes of iodine, 131I (radioactive half-life = 8.02 days) and 129I (radioactive half-life = 15.7 million years) can be preoccupative for human health due to their possible accumulation in thyroid gland. The products from grassland ecosystem being a component of the human food chain via breeding, to assess the impact of iodine in this environment, it is important to study its dry weather deposit. The absence of parameterization of I2 dry deposition velocity as a function of meteorological parameters (wind friction velocity, sensible heat flow, relative humidity,
) and grass surface properties (stomatal resistance, leaf area index,
) causes uncertainties on models up to two orders of magnitude. In this thesis, an original methodology for determining I2 dry deposition velocity was developed. It was based on short-term (30 minutes to 1 hour) emissions of stable iodine (127I) as I2 form in atmosphere in the absence of precipitation in the middle of a grassland. The dry deposition velocity of I2 was determined by dividing the concentration of I2 measured on grass testers placed at 3 m from emission source to the concentration of I2 in the air measured at 26 cm above grass testers. The influence of meteorological parameters all measured during I2 emissions on Vd have been studied. Then, an I2 dry deposition model taking into account the physical and chemical properties of iodine, and the grass surface properties of grass was parameterized. This model is based on the electrical analogy in where the transport of I2 from the atmosphere to the surface is governed by three resistances (the resistance to I2 transport in air, the resistance to I2 transport near surface and resistance to I2 transfer at the surface level). This model was validated under different weather conditions by long-term (30 days) measurements of the transfers in grass of 129I as I2 form emitted by Orano La Hague plant. During this validation, it was shown that a significant amount of deposited I2 is eliminated from grass (7 days < biological elimination half-life of 129I < 9 days).