Etat des connaissances sur les échanges entre l'eau, les matières en suspension et les sédiments des principaux radionucléides rejetés en eau douce par les centrales nucléaires

Distribution between water, suspended matter and sediment of the main radionuclides released from nuclear power plants in freshwater systems: a critical review

¹ Institut de Protection et de Sûreté Nucléaire, Département de protection de l'environnement et des installations, Laboratoire de radioécologie continentale, IPSN, 13108 Saint-Paul-lez-Durance Cedex, France
² Centre National de la Recherche Scientifique, même adresse

Reçu : 22 Novembre 1995
Accepté : 22 Octobre 1996 Révisé : 10 Octobre 1996

Résumé

Dans le domaine des eaux douces, un très grand nombre de travaux ont été réalisés pour caractériser les échanges des radionucléides entre phases solide et liquide constituant les compartiments physiques des écosystèmes naturels. Ces échanges dépendent des conditions physiques, chimiques et biologiques régnant dans le milieu. Généralement le concept de Kd ou coefficient de distribution, est utilisé pour quantifier la répartition du radionucléide entre phase dissoute et particulaire. Les principaux paramètres environnementaux influençant la valeur du Kd sont les suivants : temps de contact, concentration en matières en suspension, nature et granulométrie de la phase solide (plus particulièrement pour le césium, le cobalt, le manganèse, l'argent, l'iode), concentration en isotopes stables des phases solide et liquide (césium, cobalt, manganèse, argent), composition minérale de la phase liquide (césium), pH de l'eau (cobalt, manganèse, argent), conditions d'oxydoréduction des deux phases (césium, manganèse), composés organiques dissous (cobalt, antimoine, iode). Ainsi, en liaison avec l'influence de ces divers paramètres, la gamme de variation du Kd est très vaste pour chaque radionucléide. Cette gamme peut être réduite, pour un écosytème à un moment donné de son cycle hydrologique, si les valeurs in situ des paramètres majeurs influençant les échanges entre phases sont connus. La réalisation d'expériences, en laboratoire et/ou de terrain permet de déterminer la valeur de Kd adaptée à la situation étudiée.

Abstract

Distribution between water, suspended matter and sediment of the main radionuclides released from nuclear power plants in freshwater systems: a critical review. In the field of freshwater environment, many studies have been carried out to characterise the interaction of radionuclides with the solid and liquid phases that constitute the physical components of natural ecosystems. These exchanges depend upon physical, chemical and biological conditions characterise the system. To quantify the distribution of the radionuclide between dissolved and particulate forms, a ratio expressed as Kd or distribution coefficient, is generally used. The major environmental parameters the influence the Kd values are: contact time and suspended matter concentrations, quality and granulometry of the solid phase (especially for caesium, cobalt manganese, silver, iodine), stable isotope concentrations in the liquid and solid phases (caesium, cobalt, manganese, silver), oxydoreduction conditions in the two phases (caesium, manganese), mineral composition of the liquid phase (caesium), pH of water (cobalt, manganese, silver), presence of dissolved organic ligands (cobalt, antimony, iodine). As a result, for each radionuclide, the range of the distribution coefficient is considerable. However, for a given ecosystem and a given period of its hydrological cycle, this range can be reduced if the values of the main environmental parameters that influence the Kd values are known. The site-specific values of Kd can also be determined by experiments carried out under appropriate condition in laboratory or in situ.