Radionuclides concentrations in the Loire river system resulting from routine discharges of five nuclear power plants: assessment of dose to man^*

EDF, R&D, Laboratoire national d'hydraulique et environnement, 6 quai Watier, 78401 Chatou, France

Accepted: 18 September 2002

Abstract

Low level radioactive liquid discharges have been carried out in the Loire river since 1963. Since then, the number of power plants located on the Loire river and its tributaries has been steadily increasing to reach, in the year 2000, 14 reactors operating on 5 different sites. The question arose to evaluate to what extent the addition of several nuclear power plants on the same river system could increase the concentrations in radionuclides in the environment and affect the dose to the public. To address this issue, EDF initiated in 1998 the “Loire river and estuary radioecology” program with the focus on assessing possible accumulation of radionuclide in river bottom sediments or on river shores. The following radionuclides were considered because of their importance in power plant liquid discharges: tritium, ¹⁴C, ⁵⁸Co, ⁶⁰Co, Ag, ¹³⁴Cs, ¹³⁷Cs, ⁵⁴Mn, ¹²⁴Sb, and ¹³¹I. Radionuclide concentrations in the dissolved, particulate and sedimentary forms were evaluated using the CRESCENDO model. The development and validation of this model required a multi-step process. The first step was to design a 350-km long 1D hydraulic and water transport based on currently available tools and data. Next, daily tritium concentrations measured in Angers, at the downstream limit of the river, were compared with computed values. The following step was to calibrate the sediment transport model. Areas where fine particles settled (dams and river shores) were monitored to improve our understanding of sediment dynamics. Then equations representing radionuclide exchange between water and particles were derived from laboratory experiments and included in the model. After each step the computed values were compared to measure data sets to ensure the model adequately described the processes involved. In the final step, the CALVADOS model was used to calculate dose to the public at different locations along the Loire river.

Résumé

Concentration de radionucléides dans la Loire résultant des rejets de cinq sites nucléaires : évaluation de dose à l'homme. Des rejets liquides de faible radioactivité ont eu lieu depuis 1963 dans la Loire. Le nombre de centrales implantées sur la Loire et ses affluents a augmenté régulièrement depuis cette date jusqu'à atteindre, en 2000, 14 réacteurs sur 5 sites différents. Il est donc devenu important d'évaluer si l'implantation de plusieurs centrales sur le même réseau hydrographique était de nature à augmenter les concentrations de radionucléides dans l'environnement avec répercussion sur les doses reçues par le public. C'est pour répondre à cette question que EDF a entrepris en 1998 le programme “ Radioécologie Loire et estuaire ” avec un accent particulier sur l'examen de l'accumulation potentielle de radionucléides dans les sédiments de fond ou sur les rives. La liste suivante de radionucléides a été considérée eu égard à leur présence dans les effluents liquides des centrales : tritium, ¹⁴C, ⁵⁸Co, ⁶⁰Co, Ag, ¹³⁴Cs, ¹³⁷Cs, ⁵⁴Mn, ¹²⁴Sb et ¹³¹I. Les concentrations de radionucléides sous forme dissoute, particulaire ou dans les sédiments ont été estimées en utilisant le modèle CRESCENDO. Le développement et la validation de ce modèle ont été entrepris selon un processus multi-étapes. La première étape a consisté à bâtir un modèle 1D d'hydraulique et de transport dans l'eau, sur une longueur de 350 km, à partir des outils et des données déjà disponibles. L'étape suivante a consisté à comparer les concentrations journalières en tritium mesurées à Angers, c'est-à-dire à l'aval du fleuve, avec les valeurs calculées. Le modèle de transport sédimentaire a ensuite été calibré. Les zones de sédimentation des particules fines (barrages et rives) ont été particulièrement suivies pour améliorer la compréhension de la dynamique sédimentaire. Ensuite, les équations décrivant la partition des radionucléides entre l'eau et les particules ont été déterminées à partir d'expériences au laboratoire et introduites dans le modèle. À chaque étape, les valeurs calculées ont été comparées à des séries de données mesurées pour s'assurer de la bonne représentation par le modèle des processus impliqués. Enfin, en étape finale, le modèle CALVADOS a été utilisé pour calculer les doses reçues par le public à différents emplacements le long de la Loire.