Modélisation de l'interaction iode/aérosol en atmosphère

Doctorante: Camille FORTIN

Contexte
Lors d’un accident dans une installation nucléaire impliquant une perte du confinement, les radionucléides issus de la fission du combustible vont être relâchés à l’environnement en quantité variable selon leur volatilité. Le développement d’outils de prédiction du comportement des radionucléides une fois dans l’environnement permet de prévoir les conséquences environnementales et sanitaires et ainsi de pouvoir proposer la mise en place de contre-mesures (évacuation, prophylaxie), d’aider à la mise en place des interventions pour la gestion de la situation accidentelle et post-accidentelle, ou encore, suivant en cela le retour d'expérience de Fukushima, de valider les évaluations de termes sources réacteurs quand les connaissances sur le déroulement de la situation accidentelle n’est que parcellaire. Lors de l’accident de Fukushima, l’Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN) a conduit des évaluations des rejets et des simulations concernant la dispersion dans l’environnement. Les comparaisons entre les simulations des dépôts en iode issues de la plateforme du centre de crise de l'IRSN (C3X) et les mesures in-situ ont mis en exergue des différences importantes pour l’iode, tandis qu’a contrario les prédictions pour le césium sont satisfaisantes. Les analyses de ces différences ont conduit l’IRSN à proposer des pistes de recherche et notamment la non prise en compte de la réactivité physico-chimique de l’iode dans l’atmosphère dans les outils de dispersion pourrait en partie expliquer ce désaccord.

A partir de l’élaboration du système réactionnel de l’iode en phase gazeuse, il est apparu des espèces iodées organiques et inorganiques qui peuvent interagir avec les particules atmosphériques. La prise en compte de cette interaction est donc essentielle pour mieux évaluer l’impact radiologique des rejets d’iode lors d’un accident nucléaire. Ces interactions ont fait l’objet de nombreuses études, notamment pour étudier leurs impacts sur l’ozone et sur leurs effets radiatifs. Les particules peuvent également être inhalées et avoir directement un impact sanitaire. En pollution atmosphérique, les espèces volatiles ayant une interaction avec les particules sont assez limitées. Il s’agit essentiellement de l’eau, d’espèces inorganiques comme les sulfates, nitrates et ammoniaques et les espèces organiques d’origine anthropique et biogénique. L’interaction gaz/particule passe par la bonne évaluation de l’équilibre qui se créé entre les différentes phases, équilibre qui peut être caractérisée par des données expérimentales ou par voie théorique (dynamique moléculaire, chimie quantique).

Il est donc proposé dans le cadre de cette thèse d’étudier plus spécifiquement l’interaction de ces espèces iodées avec les aérosols et d’intégrer cette phénoménologie au modèle de dispersion de l’iode.

Directeur de thèse: Florent Louis (PC2A)
Co-directrice: Valérie Fèvre-Nollet (PC2A)
Tuteur IRSN: Frédéric Cousin

Laboratoires: PC2A

Financement: IRSN