L’analyse pionnière, réalisée par une équipe de chercheurs au Japon, en Finlande, en Amérique et en France, analysant les matériaux rejetés par les réacteurs FDNPP endommagés, révèle des informations importantes sur les défis environnementaux et de gestion des déchets radioactifs auxquels le Japon est confronté. L’étude est intitulée « « Détection d’atomes de césium radioactifs invisibles : présence d’un contaminant dans des microparticules riches en césium (CsMP) provenant de la centrale nucléaire de Fukushima Daiichi. » Il vient d’être publié dans Magazine des matières dangereuses.

Fusions de Fukushima Daiichi : un casse-tête technique et environnemental en cours

En 2011, après le tremblement de terre et le tsunami du Grand Tohoku, trois réacteurs nucléaires de la FDNPP ont connu une fusion en raison d’une perte d’alimentation de secours et de refroidissement. Depuis lors, de nombreux efforts de recherche se sont concentrés sur la compréhension des propriétés des débris de combustible (le mélange de combustible nucléaire fondu et de matériaux de structure) trouvés à l’intérieur des réacteurs endommagés. Ces débris doivent être soigneusement retirés et éliminés.

Cependant, de nombreuses incertitudes demeurent quant à l’état physique et chimique des débris de combustible, ce qui complique grandement les efforts de récupération.

Les tentatives pour comprendre la chimie du césium radioactif conduisent à des résultats qui sont les premiers du genre au monde

Une grande quantité d’éléments radioactifs a été libérée par les réacteurs endommagés de Fukushima Daiichi sous forme de particules. Les particules, appelées microparticules riches en Cs (CsMP), sont peu solubles, petites (moins de 5 µm) et ont une composition vitreuse.

Professeur Satoshi Utsunomiya de l’Université de Kyushu, au Japon, a dirigé la présente étude. Il a expliqué que les CsMP « se formaient au fond des réacteurs endommagés lors des fusions, lorsque le combustible nucléaire en fusion heurtait le béton ».

Après la formation, de nombreux CsMP ont été perdus du confinement du réacteur dans le milieu environnant.

Comment l’image a-t-elle été créée ?

La caractérisation détaillée des CsMP a révélé des indices importants sur les mécanismes et l’étendue des effondrements. Cependant, malgré l’abondance du Cs dans les particules fines, l’imagerie directe au niveau atomique du Cs radioactif dans les particules s’est avérée impossible.

Professeur Loi Gareth« Cela signifie que nous manquons d’informations complètes sur la forme chimique du Cs dans les particules et les débris de carburant », a expliqué l’un des participants à l’étude de l’Université d’Helsinki.

« Bien que le Cs soit présent dans les particules à des concentrations raisonnablement élevées, il est souvent trop faible pour une imagerie réussie au niveau atomique à l’aide de techniques avancées de microscopie électronique », a poursuivi Utsunomiya. « Lorsque le Cs a été trouvé à une concentration suffisamment élevée, nous avons trouvé le faisceau d’électrons. détruit l’échantillon, rendant les données résultantes inutiles. Cependant, lors de travaux antérieurs de l’équipe utilisant un microscope électronique à balayage à angle sombre avancé à haute résolution (HR-HAADF-STEM), ils ont trouvé des inclusions d’un minéral appelé pollucite (zéolite). . Dans la nature, la pollution est généralement riche en aluminium.

La contamination trouvée dans les CsMP était clairement différente de celle trouvée dans la nature, indiquant qu’elle s’est formée dans des réacteurs. « Parce que nous savions que la plupart des Cs dans les CsMP provenaient de la fission, nous avons pensé que l’analyse de la contamination pourrait conduire aux toutes premières images directes d’atomes de Cs radioactifs », a poursuivi Utsunomiya.

La zéolite peut devenir amorphe lorsqu’elle est exposée à une irradiation par un faisceau d’électrons, mais ces dommages sont liés à la composition de la zéolite, et l’équipe a découvert que certaines impuretés contaminants étaient stables dans le faisceau d’électrons.

Après avoir appris cela et sur la base de la modélisation, l’équipe s’est lancée dans une analyse minutieuse de Shahada Utsunomiya, une étudiante diplômée. Kanako MiyazakiEnfin, l’équipe a photographié les atomes radioactifs de Cs.

Utsunomiya a expliqué :

C’était très intéressant de voir le magnifique motif d’atomes de Cs dans la structure contaminée, environ la moitié des atomes de l’image correspondant à du Cs radioactif.

Il a poursuivi : « C’est la première fois que les humains imagent directement des atomes de Cs radioactifs dans un échantillon environnemental. La découverte de concentrations suffisamment élevées de Cs suffisamment radioactifs dans des échantillons environnementaux pour permettre une imagerie directe est inhabituelle et pose des problèmes de sécurité. S’il était passionnant de créer une image scientifique pour la première fois au monde, il est en même temps triste que cela n’ait été possible que grâce à un accident nucléaire.

Plus qu’une simple avancée dans le domaine de la photographie

Utsunomiya a souligné que les résultats de l’étude vont au-delà de la simple imagerie des atomes de Cs radioactifs : « Nos travaux mettent en évidence la composition des contaminants et l’hétérogénéité potentielle de la distribution du Cs au sein des réacteurs FDNPP et de l’environnement. »

Lu a en outre souligné l’importance : « Nous démontrons sans équivoque l’apparition de nouveaux C associés aux matériaux rejetés par les réacteurs FDNPP. La découverte de C contenant un contaminant dans les CsMP signifie probablement qu’ils restent également dans les réacteurs concernés. pris en compte dans les stratégies de démantèlement des réacteurs et de gestion des déchets.

Professeur agrégé émérite Bernd Grambo De Subatech, Université IMT Atlantique Nantes, il a ajouté : « Nous devons maintenant commencer également à examiner le comportement environnemental de la pollucite au Cs et ses impacts potentiels. Elle est susceptible de se comporter différemment des autres formes de retombées du Cs documentées à ce jour. mai L’impact sur la santé humaine doit être pris en compte. La réaction chimique du contaminant dans l’environnement et dans les fluides corporels est certainement différente des autres formes d’éléments radioactifs déposés.

Enfin, concernant l’importance de l’étude, le professeur Dr. a déclaré : Rod Ewing L’étudiant de l’Université de Stanford a souligné le besoin urgent de poursuivre les recherches pour éclairer les stratégies d’élimination des débris et de dépollution de l’environnement : « Une fois de plus, nous constatons que les efforts analytiques minutieux des scientifiques internationaux peuvent résoudre les mystères des accidents nucléaires, contribuant ainsi aux efforts de rétablissement à long terme. »

référence: Miyazaki K, Takehara M, Minomo K et al. Détection d’atomes de césium radioactifs « invisibles » : présence d’un contaminant dans des microparticules riches en césium (CsMP) de la centrale nucléaire de Fukushima Daiichi. J Hazard Mater. 2024;470:134104. est ce que je: 10.1016/j.jhazmat.2024.134104

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