L’Isle le 18 décembre:

400 milliards de Neutrons / m2 relâchés de Fukushima-Daiichi ?

Une étude scientifique a estimé en juin 2011 que la catastrophe de Fukushima-Daiichi aurait relâché environ 4*10¹¹ / m² Neutrons thermiques lors de la période accidentelle aigüe, du 12 mars au 20 mars 2011. Cette étude originale est importante pour calculer l’impact réel de la catastrophe sur les travailleurs et la population environnante car reporter les termes-sources des isotopes habituels (Iode-131, Césiums-134 et 137…) ne rend pas compte du tableau radiologique complet et notamment des énormes dégâts pouvant être induits dans les organismes vivants par les rayonnements neutroniques.

Neutrons thermiques, neutrons rapides

Sans trop rentrer dans les détails il est indispensable de savoir que la réaction de fission à la base du principe des réacteurs électrogènes produit des Neutrons « rapides » (non-ralentis) qui sont très pénétrants car présentant un spectre énergétique s’étendant de 1 à quelques dizaines de MeV ; une partie de ces neutrons originaux est ensuite modérée ou ralentie (neutrons dits thermiques ou « thermalisés ») afin de poursuivre la réaction de fission, ces derniers sont très peu énergétiques car notablement ralentis par des collisions successives ; ils présentent alors une « température » inférieure à 1 électron / Volt.

Même quand la fission s’arrête, la génération de Neutrons rapides se poursuit

Dans le cas d’un arrêt d’urgence manuel ou automatisé, même si la réaction en chaîne stoppe quasiment immédiatement après l’insertion des barres de contrôles et l’injection de produits borés neutralisant l’effet modérateur de l’eau, les neutrons « normaux » continuent de leur côté à se promener allégrement au sein du combustible (et même largement autour) car, même si leur durée de vie est très faible leur génération se poursuit spontanément au sein des barres de combustible irradiées.

Des flux neutroniques considérables au niveau des cœurs des réacteurs électrogènes

La densité de neutrons dans un réacteur électronucléaire opérant à 100% de sa puissance nominale est d’environ 1.10¹⁴ / cm² soit 1.10¹⁸ / m². D’après l’étude citée en référence, environ 4.10¹¹ / m²neutrons auraient été dispersés dans l’atmosphère en s’accrochant aux nuages de vapeur consécutifs à la détérioration des cœurs et des confinements.

L’utilisation du Soufre-35 comme marqueur du terme-source neutronique de Fukushima-Daiichi

Les scientifiques de l’UCSD ont eu l’idée de rechercher les concentrations en Soufre-35 sur le sol des USA vers le 20 mars 2011 ; le 35S est un radionucléide qui ne peut être mesuré en quantité importante que suite à la réaction de l’eau de mer soumise au bombardement neutronique (S-35) et dispersé consécutivement à son oxydation (³⁵ SO₂).

L’équipe a ensuite déterminé la probabilité de concentration « naturelle » en Soufre-35 sur la côte Ouest des États-Unis et comparé, à l’aide d’une modélisation de dispersion atmosphérique du Japon aux USA, le rapport entre le bruit de fond théorique de ce Radionucléide et sa concentration réelle mesurée sur le terrain.

Le modèle de dispersion à 10 jours (HYSPLIT)

365 fois plus de Soufre-35 qu’à l’ordinaire au Japon

Il ressort donc de cette étude que les concentrations en Soufre-35 relevées sur la côte Ouest des USA ont atteint un pic maximum vers le 28 mars 2011, un niveau qui représenterait, selon les chercheurs de l’UCSD, une concentration plusieurs centaines de fois supérieure aux niveaux relevés habituellement dans la baie de Sendaï, au large de Fukushima-Daiichi.

Le pic d’activité du S-35 constaté le 28 mars 2011 représenterait 365 fois la concentration habituelle de ce RN dans l’atmosphère sur la côte Est-Japonaise

Les neutrons, redoutables et pénétrants

Le problème neutronique est d’autant plus ardu à prendre en compte à Fukushima-Daiichi qu’il n’est que très difficilement quantifiable : les équipements permettant de le mesurer précisément sont peu pratiques d’emploi, la dosimétrie opérationnelle ne prend généralement pas en compte ce type de rayonnement, il est assez difficile de s’en protéger car les neutrons ne peuvent être stoppés – ou plutôt absorbés – que soit par des blindages complexes neutrophages (béton + bore) soit au contraire par des écrans réflecteurs légers et compacts comme les styrènes ou encore des composés fortement hydrogénés comme la paraffine polymérisée .

Extrêmement pénétrant de par son énergie importante, le rayonnement neutronique s’accompagne également fréquemment d’une désexcitation Alpha ou Gamma qui renforce d’autant l’exposition initiale. La charge électrique nulle du neutron facilite également sa pénétration rapide dans les tissus et lui permet finalement d’ioniser indirectement sa « cible ».

Les scientifiques les plus avancés dans ce domaine sont ceux qui ont travaillé il y a une trentaine d’années dans le domaine militaire (la bombe à neutrons). L’idée – abandonnée depuis, parait-il – était de traverser les blindages légers et moyens non spécifiquement adaptés pour « diffuser » ensuite au niveau des organismes biologiques fortement hydrogénés .

Les seuls rayonnements rendant les matériaux avoisinants radioactifs

Les neutrons occupent enfin une place à part dans la hiérarchie des rayonnements car ils sont les seuls à « activer » des matériaux placés à proximité : les aciers spéciaux , le béton… autant de matériaux qui deviennent radioactifs au fil de leur activation neutronique et compliquent un peu plus le démantèlement éventuel de la plupart des installations nucléaires.

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New Data Supports Previous Fairewinds Analysis, vimeo, 71111Evidence of neutron leakage at the Fukushima nuclear plant from measurements of
radioactive 35S in California, Priyadarshi et al., 180711

Lire également :

Température neutronique, wiki

Énergie des neutrons, Je comprends… enfin ! (très bon site de vulgarisation), 2011

La déconstruction des centrales nucléaires, arcea, 251111