Description, sources, mécanismes
Outre le transport de matières radioactives, il existe trois contextes dans lesquels des accidents radiologiques peuvent survenir :
- utilisation de réactions nucléaires pour produire de l'énergie ou des armes, ou à des fins de recherche
- applications industrielles des rayonnements (radiographie gamma, irradiation)
- recherche et médecine nucléaire (diagnostic ou thérapie).
Les accidents radiologiques peuvent être classés en deux groupes selon qu'il y a ou non émission ou dispersion de radionucléides dans l'environnement ; chacun de ces types d'accidents touche des populations différentes.
L'importance et la durée du risque d'exposition pour la population générale dépendent de la quantité et des caractéristiques (demi-vie, propriétés physiques et chimiques) des radionucléides émis dans l'environnement (tableau 1). Ce type de contamination survient lors de la rupture des barrières de confinement des centrales nucléaires ou des sites industriels ou médicaux qui séparent les matières radioactives de l'environnement. En l'absence d'émissions dans l'environnement, seuls les travailleurs présents sur le site ou manipulant des équipements ou des matières radioactives sont exposés.
Tableau 1. Radionucléides typiques, avec leurs demi-vies radioactives
|
radionucléides |
Symbole |
Rayonnement émis |
Demi-vie physique* |
Demi-vie biologique |
|
Baryum-133 |
Ba-133 |
γ |
10.7 an(s) |
65 d |
|
Cérium-144 |
Ce 144 |
β, γ |
284 d |
263 d |
|
Césium-137 |
CS-137 |
β, γ |
30 an(s) |
109 d |
|
Cobalt-60 |
Co-60 |
β, γ |
5.3 an(s) |
1.6 an(s) |
|
Iode-131 |
I-131 |
β, γ |
8 d |
7.5 d |
|
Plutonium-239 |
Pu-239 |
α, γ |
24,065 an(s) |
50 an(s) |
|
Polonium-210 |
Po-210 |
α |
138 d |
27 d |
|
Strontium-90 |
Sr-90 |
β |
29.1 an(s) |
18 an(s) |
|
Tritium |
H-3 |
β |
12.3 ans |
10 j |
* y = années ; j = jours.
L'exposition aux rayonnements ionisants peut se faire par trois voies, que la population cible soit composée de travailleurs ou du grand public : irradiation externe, irradiation interne et contamination de la peau et des plaies.
L'irradiation externe se produit lorsque des individus sont exposés à une source de rayonnement extracorporelle, ponctuelle (radiothérapie, irradiateurs) ou diffuse (nuages radioactifs et retombées accidentelles, figure 1). L'irradiation peut être locale, n'impliquant qu'une partie du corps ou tout le corps.
Figure 1. Voies d'exposition aux rayonnements ionisants après un rejet accidentel de radioactivité dans l'environnement
Le rayonnement interne se produit suite à l'incorporation de substances radioactives dans le corps (figure 1) soit par l'inhalation de particules radioactives en suspension dans l'air (par exemple, le césium-137 et l'iode-131, présents dans le nuage de Tchernobyl) soit par l'ingestion de matières radioactives dans la chaîne alimentaire (par exemple , iode-131 dans le lait). L'irradiation interne peut affecter tout le corps ou seulement certains organes, selon les caractéristiques des radionucléides : le césium 137 se répartit de manière homogène dans tout l'organisme, tandis que l'iode 131 et le strontium 90 se concentrent respectivement dans la thyroïde et les os.
Enfin, l'exposition peut également se produire par contact direct de matières radioactives avec la peau et les plaies.
Accidents impliquant des centrales nucléaires
Les sites inclus dans cette catégorie comprennent les centrales électriques, les réacteurs expérimentaux, les installations de production et de traitement ou de retraitement du combustible nucléaire et les laboratoires de recherche. Les sites militaires comprennent des réacteurs surgénérateurs au plutonium et des réacteurs situés à bord de navires et de sous-marins.
Centrales nucléaires
La capture de l'énergie thermique émise par la fission atomique est à la base de la production d'électricité à partir de l'énergie nucléaire. Schématiquement, les centrales nucléaires peuvent être considérées comme comprenant : (1) un cœur, contenant la matière fissile (pour les réacteurs à eau sous pression, 80 à 120 tonnes d'oxyde d'uranium) ; (2) équipements de transfert de chaleur incorporant des fluides caloporteurs; (3) des équipements capables de transformer l'énergie thermique en électricité, similaires à ceux que l'on trouve dans les centrales non nucléaires.
Les surtensions fortes et soudaines susceptibles de provoquer la fusion du cœur avec émission de produits radioactifs sont les principaux dangers de ces installations. Trois accidents avec fusion du cœur du réacteur se sont produits : à Three Mile Island (1979, Pennsylvanie, États-Unis), à Tchernobyl (1986, Ukraine) et à Fukushima (2011, Japon) [édité, 2011].
L'accident de Tchernobyl a été ce qu'on appelle un accident de criticité- c'est-à-dire une augmentation soudaine (en l'espace de quelques secondes) de la fission entraînant une perte de contrôle du processus. Dans ce cas, le cœur du réacteur a été complètement détruit et des quantités massives de matières radioactives ont été émises (tableau 2). Les émissions ont atteint une hauteur de 2 km, favorisant leur dispersion sur de longues distances (en fait, tout l'hémisphère Nord). Le comportement du nuage radioactif s'est avéré difficile à analyser, en raison des changements météorologiques au cours de la période d'émission (figure 2) (IAEA 1991).
Tableau 2. Comparaison des différents accidents nucléaires
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Accident |
Type d'établissement |
Accident |
Total émis |
Durée |
Principal émis |
Collective |
|
Khychtym 1957 |
Stockage de haute- |
Explosion chimique |
Assistance 6 |
Presque |
Strontium-90 |
2,500 |
|
Échelle de vent 1957 |
Plutonium- |
Incendie |
Assistance 6 |
Environ |
Iode-131, polonium-210, |
2,000 |
|
Three Mile Island |
REP industriel |
Panne de liquide de refroidissement |
555 |
? |
Iode-131 |
16-50 |
|
Tchernobyl 1986 |
RBMK industriel |
Critiquement |
Assistance 6 |
Plus de 10 jours |
Iode-131, iode-132, |
600,000 |
|
Fukushima 2011
|
Le rapport final de la Fukushima Assessment Task Force sera soumis en 2013. |
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Source : UNSCEAR 1993.
Figure 2. Trajectoire des émissions de l'accident de Tchernobyl, 26 avril-6 mai 1986
Des cartes de contamination ont été établies à partir des mesures environnementales du césium 137, l'un des principaux produits d'émission radioactifs (tableau 1 et tableau 2). Des régions d'Ukraine, de Biélorussie (Biélorussie) et de Russie ont été fortement contaminées, tandis que les retombées dans le reste de l'Europe ont été moins importantes (figure 3 et figure 4 (UNSCEAR 1988). Le tableau 3 présente des données sur la superficie des zones contaminées, les caractéristiques des populations exposées et voies d'exposition.
Figure 3. Dépôt de césium 137 en Biélorussie, Russie et Ukraine suite à l'accident de Tchernobyl.
Figure 4. Retombées de césium 137 (kBq/km2) en Europe suite à l'accident de Tchernobyl
Tableau 3. Superficie des zones contaminées, types de populations exposées et modes d'exposition en Ukraine, Biélorussie et Russie suite à l'accident de Tchernobyl
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Type de population |
Superficie ( km2 ) |
Taille de la population (000) |
Principaux modes d'exposition |
|
Populations professionnellement exposées : |
|||
|
Employés sur place à |
≈0.44 |
Irradiation externe, |
|
|
Tarif normal : <br>(Non obligatoire mais vivement conseillé pour nous aider à couvrir les frais importants. Gratuit pour les prêtres, religieux, étudiants et familles nombreuses). |
|||
|
Évacué du |
|
115 |
Irradiation externe par |
* Individus participant au nettoyage dans un rayon de 30 km autour du site. Il s'agit notamment des pompiers, militaires, techniciens et ingénieurs intervenus les premières semaines, ainsi que des médecins et chercheurs actifs ultérieurement.
** Contamination au césium 137.
Source : UNSCEAR 1988 ; AIEA 1991.
L'accident de Three Mile Island est classé comme un accident thermique sans emballement du réacteur et résulte d'une défaillance du caloporteur du cœur du réacteur de plusieurs heures. L'enveloppe de confinement a permis de n'émettre dans l'environnement qu'une quantité limitée de matières radioactives, malgré la destruction partielle du cœur du réacteur (tableau 2). Bien qu'aucun ordre d'évacuation n'ait été émis, 200,000 XNUMX habitants ont volontairement évacué la zone.
Enfin, un accident impliquant un réacteur de production de plutonium s'est produit sur la côte ouest de l'Angleterre en 1957 (Windscale, tableau 2). Cet accident a été causé par un incendie dans le cœur du réacteur et a entraîné des émissions dans l'environnement à partir d'une cheminée de 120 mètres de haut.
Installations de traitement du combustible
Les installations de production de combustible sont situées « en amont » des réacteurs nucléaires et sont le lieu d'extraction du minerai et de transformation physique et chimique de l'uranium en matière fissile utilisable dans les réacteurs (figure 5). Les principaux risques d'accident présents dans ces installations sont de nature chimique et liés à la présence d'hexafluorure d'uranium (UF6), un composé gazeux de l'uranium qui peut se décomposer au contact de l'air pour produire de l'acide fluorhydrique (HF), un gaz très corrosif.
Figure 5. Cycle de traitement du combustible nucléaire.
Les installations « en aval » comprennent les usines de stockage et de retraitement du combustible. Quatre accidents de criticité se sont produits lors du retraitement chimique d'uranium enrichi ou de plutonium (Rodrigues 1987). Contrairement aux accidents survenus dans les centrales nucléaires, ces accidents impliquaient de petites quantités de matières radioactives - des dizaines de kilogrammes tout au plus - et n'entraînaient que des effets mécaniques négligeables et aucune émission de radioactivité dans l'environnement. L'exposition était limitée à une très forte dose et à très court terme (de l'ordre de quelques minutes) aux rayons gamma externes et à l'irradiation neutronique des travailleurs.
En 1957, un réservoir contenant des déchets hautement radioactifs a explosé dans la première installation de production de plutonium de qualité militaire de Russie, située à Khyshtym, dans le sud des montagnes de l'Oural. Plus de 16,000 XNUMX km2 ont été contaminés et 740 PBq (20 MCi) ont été émis dans l'atmosphère (tableau 2 et tableau 4).
Tableau 4. Superficie des zones contaminées et taille de la population exposée après l'accident de Khyshtym (Oural 1957), par contamination au strontium-90
|
Contamination (kBq/m2 ) |
( IC/km2 ) |
Superficie ( km2 ) |
d'habitants |
|
≥ 37,000 |
≥ 1,000 |
20 |
1,240 |
|
≥ 3,700 |
≥ 100 |
120 |
1,500 |
|
≥ 74 |
≥ 2 |
1,000 |
10,000 |
|
≥ 3.7 |
≥ 0.1 |
15,000 |
270,000 |
Réacteurs de recherche
Les risques dans ces installations sont similaires à ceux présents dans les centrales nucléaires, mais sont moins graves, compte tenu de la production d'électricité plus faible. Plusieurs accidents de criticité impliquant une irradiation importante du personnel se sont produits (Rodrigues 1987).
Accidents liés à l'utilisation de sources radioactives dans l'industrie et la médecine (hors centrales nucléaires) (Zerbib 1993)
L'accident de ce type le plus courant est la perte de sources radioactives issues de la radiographie gamma industrielle, utilisée par exemple pour le contrôle radiographique des joints et des soudures. Cependant, des sources radioactives peuvent également être perdues à partir de sources médicales (tableau 5). Dans les deux cas, deux scénarios sont possibles : la source peut être ramassée et conservée par une personne pendant plusieurs heures (par exemple, dans une poche), puis signalée et restituée, ou elle peut être récupérée et ramenée à la maison. Alors que le premier scénario provoque des brûlures locales, le second peut entraîner une irradiation à long terme de plusieurs membres du grand public.
Tableau 5. Accidents impliquant la perte de sources radioactives et ayant entraîné une exposition du grand public
|
Pays (année) |
nombre de |
nombre de |
Nombre de morts** |
Matière radioactive impliquée |
|
Mexique (1962) |
? |
5 |
4 |
Cobalt-60 |
|
Chine (1963) |
? |
6 |
2 |
Cobalt 60 |
|
Algérie (1978) |
22 |
5 |
1 |
Iridium-192 |
|
Maroc (1984) |
? |
11 |
8 |
Iridium-192 |
|
Mexique |
≈4,000 |
5 |
0 |
Cobalt-60 |
|
Brasil |
249 |
50 |
4 |
Césium-137 |
|
Chine |
≈90 |
12 |
3 |
Cobalt-60 |
|
États-Unis |
≈90 |
1 |
1 |
Iridium-192 |
* Personnes exposées à des doses capables de provoquer des effets aigus ou à long terme ou la mort.
** Chez les personnes recevant de fortes doses.
Source : Nénot 1993.
La récupération des sources radioactives des équipements de radiothérapie a entraîné plusieurs accidents impliquant l'exposition de ferrailleurs. Dans deux cas, les accidents de Juarez et de Goiânia, le grand public a également été exposé (voir tableau 5 et encadré ci-dessous).
L'accident de Goiânia, 1987
Entre le 21 septembre et le 28 septembre 1987, plusieurs personnes souffrant de vomissements, de diarrhées, de vertiges et de lésions cutanées à divers endroits du corps ont été admises à l'hôpital spécialisé dans les maladies tropicales de Goiânia, une ville d'un million d'habitants dans l'État brésilien de Goias . Ces problèmes ont été attribués à une maladie parasitaire courante au Brésil. Le 28 septembre, le médecin responsable de la surveillance sanitaire de la ville a vu une femme qui lui présentait un sac contenant des débris d'un appareil récupéré dans une clinique abandonnée, et une poudre qui émettait, selon la femme "une lumière bleue". Pensant que l'appareil était probablement un appareil à rayons X, le médecin a contacté ses collègues de l'hôpital des maladies tropicales. Le département de l'environnement de Goias a été averti et le lendemain, un physicien a pris des mesures dans la cour du département de l'hygiène, où le sac a été stocké pendant la nuit. Des niveaux de radioactivité très élevés ont été trouvés. Lors d'enquêtes ultérieures, la source de radioactivité a été identifiée comme étant une source de césium 137 (activité totale : environ 50 TBq (1,375 1985 Ci)) qui avait été contenue dans un équipement de radiothérapie utilisé dans une clinique abandonnée depuis 10. Le boîtier de protection entourant le césium avait été démonté le 1987 septembre 100,000 par deux ouvriers de la casse et la source de césium, sous forme de poudre, retirée. Tant le césium que les fragments d'habitations contaminés se sont progressivement dispersés dans toute la ville. Plusieurs personnes qui avaient transporté ou manipulé le matériel, ou qui étaient simplement venues le voir (dont des parents, des amis et des voisins) ont été contaminées. Au total, plus de 129 50 personnes ont été examinées, dont 14 très gravement contaminées ; 4 ont été hospitalisés (6 pour insuffisance médullaire), et 1, dont une fillette de 1000 ans, sont décédés. L'accident a eu des conséquences économiques et sociales dramatiques pour toute la ville de Goiânia et l'État de Goias : XNUMX/XNUMX de la superficie de la ville a été contaminée et les prix des produits agricoles, des loyers, de l'immobilier et des terres ont tous chuté. Les habitants de tout l'État ont subi une véritable discrimination.
Source : AIEA 1989a
L'accident de Juarez a été découvert par hasard (AIEA 1989b). Le 16 janvier 1984, un camion entrant dans le laboratoire scientifique de Los Alamos (Nouveau-Mexique, États-Unis) chargé de barres d'acier déclenche un détecteur de rayonnement. L'enquête a révélé la présence de cobalt-60 dans les barres et a retracé le cobalt-60 jusqu'à une fonderie mexicaine. Le 21 janvier, une casse fortement contaminée à Juarez a été identifiée comme la source des matières radioactives. La surveillance systématique des routes et autoroutes par des détecteurs a permis d'identifier un camion fortement contaminé. La source de rayonnement ultime a été déterminée comme étant un appareil de radiothérapie stocké dans un centre médical jusqu'en décembre 1983, date à laquelle il a été démonté et transporté à la casse. A la casse, le boîtier de protection entourant le cobalt 60 a été brisé, libérant les pastilles de cobalt. Une partie des granulés tombe dans le camion servant au transport de la ferraille, d'autres se dispersent dans la casse lors des opérations ultérieures, se mélangeant aux autres ferrailles.
Des accidents impliquant l'entrée de travailleurs dans des irradiateurs industriels actifs (par exemple, ceux utilisés pour conserver les aliments, stériliser les produits médicaux ou polymériser les produits chimiques) se sont produits. Dans tous les cas, ceux-ci ont été dus au non-respect des procédures de sécurité ou à des systèmes de sécurité et des alarmes déconnectés ou défectueux. Les niveaux de dose d'irradiation externe auxquels les travailleurs impliqués dans ces accidents ont été exposés étaient suffisamment élevés pour entraîner la mort. Les doses ont été reçues en quelques secondes ou minutes (tableau 6).
Tableau 6. Principaux accidents impliquant des irradiateurs industriels
|
Lieu, date |
Équipement* |
nombre de |
Niveau d'exposition |
Organes affectés |
Dose reçue (Gy), |
Effets médicaux |
|
Forbach, août 1991 |
EA |
2 |
plusieurs déciGies/ |
Mains, tête, tronc |
40, peau |
Brûlures affectant 25 à 60 % des |
|
Maryland, décembre 1991 |
EA |
1 |
? |
Mains |
55, mains |
Amputation bilatérale des doigts |
|
Vietnam, novembre 1992 |
EA |
1 |
1,000 XNUMX Gy/minute |
Mains |
1.5, corps entier |
Amputation de la main droite et d'un doigt de la main gauche |
|
Italie, mai 1975 |
CI |
1 |
Plusieurs minutes |
Tête, corps entier |
8, moelle osseuse |
Décès |
|
San Salvador, février 1989 |
CI |
3 |
? |
Corps entier, jambes, |
3–8, corps entier |
2 amputations de jambe, 1 décès |
|
Israël, juin 1990 |
CI |
1 |
1 minute |
Tête, corps entier |
10-20 |
Décès |
|
Bélarus, octobre 1991 |
CI |
1 |
Plusieurs minutes |
Tout le corps |
10 |
Décès |
* EA : accélérateur d'électrons CI : irradiateur au cobalt 60.
Source : Zerbib 1993 ; Nénot 1993.
Enfin, le personnel médical et scientifique préparant ou manipulant des sources radioactives peut être exposé par contamination de la peau et des plaies ou par inhalation ou ingestion de matières radioactives. Il convient de noter que ce type d'accident est également possible dans les centrales nucléaires.
Aspects de santé publique du problème
Modèles temporels
Le United States Radiation Accident Registry (Oak Ridge, États-Unis) est un registre mondial des accidents radiologiques impliquant des êtres humains depuis 1944. Pour être inclus dans le registre, un accident doit avoir fait l'objet d'un rapport publié et avoir entraîné des dommages au corps entier. exposition supérieure à 0.25 Sievert (Sv), ou exposition cutanée supérieure à 6 Sv ou exposition d'autres tissus et organes supérieure à 0.75 Sv (voir "Étude de cas : que signifie dose ?" pour une définition de dose). Les accidents qui présentent un intérêt du point de vue de la santé publique mais qui ont entraîné des expositions moindres sont ainsi exclus (voir ci-dessous pour une discussion sur les conséquences de l'exposition).
L'analyse des données du registre de 1944 à 1988 révèle une nette augmentation à la fois de la fréquence des accidents radiologiques et du nombre de personnes exposées à partir de 1980 (tableau 7). L'augmentation du nombre d'individus exposés s'explique probablement par l'accident de Tchernobyl, en particulier les quelque 135,000 30 individus résidant initialement dans la zone interdite à moins de 5 km du lieu de l'accident. Les accidents de Goiânia (Brésil) et de Juarez (Mexique) se sont également produits durant cette période et ont entraîné une exposition importante de nombreuses personnes (tableau XNUMX).
Tableau 7. Accidents radiologiques répertoriés dans le registre des accidents d'Oak Ridge (États-Unis) (monde entier, 1944-88)
|
1944-79 |
1980-88 |
1944-88 |
|
|
Nombre total d'accidents |
98 |
198 |
296 |
|
Nombre de personnes impliquées |
562 |
136,053 |
136,615 |
|
Nombre de personnes exposées à des doses dépassant |
306 |
24,547 |
24,853 |
|
Nombre de décès (effets aigus) |
16 |
53 |
69 |
* 0.25 Sv pour l'exposition du corps entier, 6 Sv pour l'exposition cutanée, 0.75 Sv pour les autres tissus et organes.
Populations potentiellement exposées
Du point de vue de l'exposition aux rayonnements ionisants, il existe deux populations d'intérêt : les populations exposées professionnellement et le grand public. Le Comité scientifique des Nations Unies sur les effets des rayonnements ionisants (UNSCEAR 1993) estime que 4 millions de travailleurs dans le monde ont été professionnellement exposés aux rayonnements ionisants au cours de la période 1985-1989; parmi ceux-ci, environ 20 % étaient employés dans la production, l'utilisation et le traitement du combustible nucléaire (tableau 8). On estime que les pays membres de l'AIEA possédaient 760 irradiateurs en 1992, dont 600 accélérateurs d'électrons et 160 irradiateurs gamma.
Tableau 8. Profil temporel de l'exposition professionnelle aux rayonnements ionisants dans le monde (en milliers)
|
Activités |
1975-79 |
1980-84 |
1985-89 |
|
Traitement du combustible nucléaire* |
560 |
800 |
880 |
|
Applications militaires** |
310 |
350 |
380 |
|
Applications industrielles |
530 |
690 |
560 |
|
Les applications médicales |
1,280 |
1,890 |
2,220 |
|
Total |
2,680 |
3,730 |
4,040 |
* Production et retraitement de combustible : 40,000 430,000 ; fonctionnement du réacteur : XNUMX XNUMX.
** dont 190,000 XNUMX membres du personnel de bord.
Source : UNSCEAR 1993.
Le nombre de sites nucléaires par pays est un bon indicateur du potentiel d'exposition du grand public (figure 6).
Figure 6. Répartition des réacteurs de production d'électricité et des usines de retraitement du combustible dans le monde, 1989-90
Effets sur la santé
Effets directs sur la santé des rayonnements ionisants
En général, les effets des rayonnements ionisants sur la santé sont bien connus et dépendent du niveau de dose reçu et du débit de dose (dose reçue par unité de temps (voir « Étude de cas : que signifie dose ? »).
Effets déterministes
Celles-ci surviennent lorsque la dose dépasse un seuil donné et que le débit de dose est élevé. La sévérité des effets est proportionnelle à la dose, bien que le seuil de dose soit spécifique à l'organe (tableau 9).
Tableau 9. Effets déterministes : seuils pour certains organes
|
Tissu ou effet |
Dose unique équivalente |
|
Testicules : |
|
|
Stérilité temporaire |
0.15 |
|
Stérilité permanente |
3.5-6.0 |
|
Ovaires: |
|
|
Stérilité |
2.5-6.0 |
|
Des vers crystallins: |
|
|
Opacités détectables |
0.5-2.0 |
|
Troubles visuels (cataractes) |
5.0 |
|
Moelle: |
|
|
Dépression de l'hémopoïèse |
0.5 |
Source : CIPR 1991.
Dans les accidents tels que ceux évoqués ci-dessus, des effets déterministes peuvent être causés par une irradiation locale intense, telle que celle provoquée par une irradiation externe, un contact direct avec une source (par exemple, une source mal placée ramassée et empochée) ou une contamination cutanée. Tout cela entraîne des brûlures radiologiques. Si la dose locale est de l'ordre de 20 à 25 Gy (tableau 6, « Étude de cas : que signifie dose ? ») une nécrose tissulaire peut s'ensuivre. Un syndrome connu sous le nom de syndrome d'irradiation aiguë, caractérisée par des troubles digestifs (nausées, vomissements, diarrhées) et une aplasie médullaire de sévérité variable, peut être induite lorsque la dose moyenne d'irradiation corps entier dépasse 0.5 Gy. Il convient de rappeler que l'irradiation du corps entier et l'irradiation locale peuvent se produire simultanément.
Neuf des 60 travailleurs exposés lors d'accidents de criticité dans des usines de traitement de combustible nucléaire ou des réacteurs de recherche sont décédés (Rodrigues 1987). Les personnes décédées ont reçu de 3 à 45 Gy, tandis que les survivants ont reçu de 0.1 à 7 Gy. Les effets suivants ont été observés chez les survivants : syndrome aigu d'irradiation (effets gastro-intestinaux et hématologiques), cataractes bilatérales et nécrose des membres, nécessitant une amputation.
À Tchernobyl, le personnel de la centrale électrique, ainsi que le personnel d'intervention d'urgence n'utilisant pas d'équipement de protection spécial, ont été fortement exposés aux rayonnements bêta et gamma dans les premières heures ou les premiers jours suivant l'accident. Cinq cents personnes ont dû être hospitalisées; 237 personnes ayant reçu une irradiation du corps entier ont présenté un syndrome d'irradiation aiguë et 28 personnes sont décédées malgré le traitement (tableau 10) (UNSCEAR 1988). D'autres ont reçu une irradiation locale des membres, affectant dans certains cas plus de 50 % de la surface corporelle et continuent de souffrir, de nombreuses années plus tard, de multiples affections cutanées (Peter, Braun-Falco et Birioukov 1994).
Tableau 10. Répartition des patients présentant un syndrome aigu d'irradiation (AIS) après l'accident de Tchernobyl, selon la gravité de l'état
|
Gravité de l'AIS |
Dose équivalente |
nombre de |
nombre de |
Survie moyenne |
|
I |
1-2 |
140 |
- |
- |
|
II |
2-4 |
55 |
1 (1.8) |
96 |
|
III |
4-6 |
21 |
7 (33.3) |
29.7 |
|
IV |
>6 |
21 |
20 (95.2) |
26.6 |
Source : UNSCEAR 1988.
Effets stochastiques
Ceux-ci sont de nature probabiliste (c'est-à-dire que leur fréquence augmente avec la dose reçue), mais leur gravité est indépendante de la dose. Les principaux effets stochastiques sont :
- Mutation. Cela a été observé dans des expérimentations animales, mais a été difficile à documenter chez l'homme.
- Cancer. L'effet de l'irradiation sur le risque de développer un cancer a été étudié chez des patients recevant une radiothérapie et chez des survivants des bombardements d'Hiroshima et de Nagasaki. L'UNSCEAR (1988, 1994) résume régulièrement les résultats de ces études épidémiologiques. La durée de la période de latence est généralement de 5 à 15 ans à compter de la date d'exposition selon l'organe et le tissu. Le tableau 11 liste les cancers pour lesquels une association avec les rayonnements ionisants a été établie. Des excès significatifs de cancer ont été démontrés chez les survivants des bombardements d'Hiroshima et de Nagasaki avec des expositions supérieures à 0.2 Sv.
- Tumeurs bénignes sélectionnées. Adénomes thyroïdiens bénins.
Tableau 11. Résultats des études épidémiologiques de l'effet d'un haut débit de dose d'irradiation externe sur le cancer
|
Siège cancéreux |
Hiroshima/Nagasaki |
D'autres études |
|
|
Mortalité |
Incidence |
||
|
Système hématopoïétique |
|||
|
Leucémie |
+* |
+* |
6/11 |
|
Lymphome (non spécifié) |
+ |
0/3 |
|
|
Lymphome non hodgkinien |
+* |
1/1 |
|
|
Myélome |
+ |
+ |
1/4 |
|
Cavité buccale |
+ |
+ |
0/1 |
|
Glandes salivaires |
+* |
1/3 |
|
|
Système digestif |
|||
|
Œsophage |
+* |
+ |
2/3 |
|
Estomac |
+* |
+* |
2/4 |
|
Intestin grêle |
1/2 |
||
|
Côlon |
+* |
+* |
0/4 |
|
Rectum |
+ |
+ |
3/4 |
|
Foie |
+* |
+* |
0/3 |
|
Vésicule biliaire |
0/2 |
||
|
Pancréas |
3/4 |
||
|
Système respiratoire |
|||
|
Larynx |
0/1 |
||
|
Trachée, bronches, poumons |
+* |
+* |
1/3 |
|
Peau |
|||
|
Non spécifié |
1/3 |
||
|
Mélanome |
0/1 |
||
|
Autres cancers |
+* |
0/1 |
|
|
Poitrine (femmes) |
+* |
+* |
9/14 |
|
Système reproductif |
|||
|
Utérus (non spécifique) |
+ |
+ |
2/3 |
|
Corps utérin |
1/1 |
||
|
Ovaires |
+* |
+* |
2/3 |
|
D'autres femmes) |
2/3 |
||
|
Prostate |
+ |
+ |
2/2 |
|
Système urinaire |
|||
|
Vessie |
+* |
+* |
3/4 |
|
Reins |
0/3 |
||
|
Autre |
0/1 |
||
|
Système nerveux central |
+ |
+ |
2/4 |
|
Thyroïde |
+* |
4/7 |
|
|
Greffe Osseuse |
2/6 |
||
|
Tissu conjonctif |
0/4 |
||
|
Tous les cancers, hors leucémies |
1/2 |
||
+ Sites de cancer étudiés chez les survivants d'Hiroshima et de Nagasaki.
* Association positive avec les rayonnements ionisants.
1 Études de cohorte (incidence ou mortalité) ou cas-témoins.
Source : UNSCEAR 1994.
Deux points importants concernant les effets des rayonnements ionisants restent controversés.
Premièrement, quels sont les effets des irradiations à faible dose (inférieures à 0.2 Sv) et des faibles débits de dose ? La plupart des études épidémiologiques ont examiné des survivants des attentats d'Hiroshima et de Nagasaki ou des patients recevant une radiothérapie - populations exposées sur de très courtes périodes à des doses relativement élevées - et les estimations du risque de développer un cancer à la suite d'une exposition à de faibles doses et débits de dose dépendent essentiellement sur des extrapolations à partir de ces populations. Plusieurs études sur des travailleurs de centrales nucléaires, exposés à de faibles doses pendant plusieurs années, ont rapporté des risques de cancer pour la leucémie et d'autres cancers qui sont compatibles avec des extrapolations à partir de groupes fortement exposés, mais ces résultats restent non confirmés (UNSCEAR 1994 ; Cardis, Gilbert et Carpenter 1995).
Deuxièmement, y a-t-il une dose seuil (c'est-à-dire une dose en dessous de laquelle il n'y a pas d'effet) ? Ceci est actuellement inconnu. Des études expérimentales ont démontré que les dommages au matériel génétique (ADN) causés par des erreurs spontanées ou des facteurs environnementaux sont constamment réparés. Cependant, cette réparation n'est pas toujours efficace et peut entraîner une transformation maligne des cellules (UNSCEAR 1994).
Autres effets
Enfin, il faut noter la possibilité d'effets tératogènes dus à l'irradiation pendant la grossesse. Une microcéphalie et un retard mental ont été observés chez des enfants nés de femmes survivantes des bombardements d'Hiroshima et de Nagasaki qui ont reçu une irradiation d'au moins 0.1 Gy au cours du premier trimestre (Otake, Schull et Yoshimura 1989 ; Otake et Schull 1992). On ne sait pas si ces effets sont déterministes ou stochastiques, bien que les données suggèrent l'existence d'un seuil.
Effets observés suite à l'accident de Tchernobyl
L'accident de Tchernobyl est l'accident nucléaire le plus grave survenu à ce jour. Pourtant, aujourd'hui encore, dix ans après les faits, tous les effets sur la santé des populations les plus exposées n'ont pas été correctement évalués. Il y a plusieurs raisons à cela:
- Certains effets n'apparaissent que plusieurs années après la date d'exposition : par exemple, les cancers des tissus solides mettent généralement 10 à 15 ans à apparaître.
- Étant donné qu'un certain temps s'est écoulé entre l'accident et le début des études épidémiologiques, certains effets survenus dans la période initiale suivant l'accident peuvent ne pas avoir été détectés.
- Les données utiles pour la quantification du risque de cancer n'étaient pas toujours recueillies en temps opportun. Ceci est particulièrement vrai pour les données nécessaires à l'estimation de l'exposition de la glande thyroïde aux iodures radioactifs émis lors de l'incident (tellure-132, iode-133) (Williams et al. 1993).
- Enfin, de nombreux individus initialement exposés ont ensuite quitté les zones contaminées et ont probablement été perdus de vue.
Travailleurs. Actuellement, aucune information complète n'est disponible pour tous les travailleurs qui ont été fortement irradiés dans les premiers jours suivant l'accident. Des études sur le risque pour les agents de nettoyage et de secours de développer des leucémies et des cancers des tissus solides sont en cours (voir tableau 3). Ces études se heurtent à de nombreux obstacles. Le suivi régulier de l'état de santé des agents de nettoyage et de secours est fortement entravé par le fait que nombre d'entre eux viennent de différentes parties de l'ex-URSS et ont été réexpédiés après avoir travaillé sur le site de Tchernobyl. De plus, la dose reçue doit être estimée rétrospectivement, car il n'y a pas de données fiables pour cette période.
Population générale. Le seul effet vraisemblablement associé aux rayonnements ionisants dans cette population à ce jour est une augmentation, à partir de 1989, de l'incidence du cancer de la thyroïde chez les enfants de moins de 15 ans. Cela a été détecté en Biélorussie (Biélorussie) en 1989, seulement trois ans après l'incident, et a été confirmé par plusieurs groupes d'experts (Williams et al. 1993). L'augmentation a été particulièrement notable dans les zones les plus fortement contaminées du Bélarus, en particulier la région de Gomel. Alors que le cancer de la thyroïde était normalement rare chez les enfants de moins de 15 ans (taux d'incidence annuel de 1 à 3 par million), son incidence a décuplé à l'échelle nationale et vingt fois dans la région de Gomel (tableau 12, figure 7), (Stsjazhko et al. 1995). Une multiplication par dix de l'incidence du cancer de la thyroïde a ensuite été signalée dans les cinq zones les plus contaminées d'Ukraine, et une augmentation du cancer de la thyroïde a également été signalée dans la région de Bryansk (Russie) (tableau 12). Une augmentation chez les adultes est suspectée mais n'a pas été confirmée. Des programmes de dépistage systématique entrepris dans les régions contaminées ont permis de détecter les cancers latents présents avant l'accident ; les programmes échographiques capables de détecter des cancers de la thyroïde aussi petits que quelques millimètres ont été particulièrement utiles à cet égard. L'ampleur de l'augmentation de l'incidence chez les enfants, conjuguée à l'agressivité des tumeurs et à leur développement rapide, suggère que les augmentations observées des cancers de la glande thyroïde sont en partie dues à l'accident.
Tableau 12. Schéma temporel de l'incidence et du nombre total de cancers de la thyroïde chez les enfants au Bélarus, en Ukraine et en Russie, 1981-94
|
Incidence* (/100,000 XNUMX) |
Nombre de cas |
|||
|
1981-85 |
1991-94 |
1981-85 |
1991-94 |
|
|
La Biélorussie |
||||
|
Le pays entier |
0.3 |
3.06 |
3 |
333 |
|
Région de Gomel |
0.5 |
9.64 |
1 |
164 |
|
Ukraine |
||||
|
Le pays entier |
0.05 |
0.34 |
25 |
209 |
|
Cinq plus lourdement |
0.01 |
1.15 |
1 |
118 |
|
Russie |
||||
|
Le pays entier |
? |
? |
? |
? |
|
Briansk et |
0 |
1.00 |
0 |
20 |
* Incidence : rapport du nombre de nouveaux cas d'une maladie au cours d'une période donnée à la taille de la population étudiée au cours de la même période.
Source : Stsjazhko et al. 1995.
Figure 7. Incidence du cancer de la thyroïde chez les enfants de moins de 15 ans au Bélarus
Dans les zones les plus contaminées (par exemple, la région de Gomel), les doses à la thyroïde étaient élevées, en particulier chez les enfants (Williams et al. 1993). Ceci est cohérent avec les importantes émissions d'iode associées à l'accident et le fait que l'iode radioactif, en l'absence de mesures préventives, se concentrera préférentiellement dans la glande thyroïde.
L'exposition aux radiations est un facteur de risque bien documenté du cancer de la thyroïde. Des augmentations nettes de l'incidence du cancer de la thyroïde ont été observées dans une douzaine d'études portant sur des enfants recevant une radiothérapie à la tête et au cou. Dans la plupart des cas, l'augmentation était nette 15 à 131 ans après l'exposition, mais était détectable dans certains cas dans les 1992 à XNUMX ans. En revanche, les effets chez les enfants de l'irradiation interne par l'iode XNUMX et par les isotopes de l'iode à demi-vie courte ne sont pas bien établis (Shore XNUMX).
L'ampleur et le schéma précis de l'augmentation dans les années à venir de l'incidence du cancer de la thyroïde dans les populations les plus exposées doivent être étudiés. Des études épidémiologiques actuellement en cours devraient permettre de quantifier l'association entre la dose reçue par la glande thyroïde et le risque de développer un cancer de la thyroïde, et d'identifier le rôle d'autres facteurs de risque génétiques et environnementaux. Il convient de noter que la carence en iode est très répandue dans les régions touchées.
Une augmentation de l'incidence des leucémies, en particulier des leucémies juvéniles (car les enfants sont plus sensibles aux effets des rayonnements ionisants), est à prévoir parmi les populations les plus exposées dans les cinq à dix ans suivant l'accident. Bien qu'une telle augmentation n'ait pas encore été constatée, les faiblesses méthodologiques des études menées à ce jour empêchent de tirer des conclusions définitives.
Effets psychosociaux
La survenue de troubles psychologiques chroniques plus ou moins sévères suite à un traumatisme psychologique est bien établie et a été étudiée principalement dans les populations confrontées à des catastrophes environnementales telles que les inondations, les éruptions volcaniques et les tremblements de terre. Le stress post-traumatique est une condition grave, durable et invalidante (APA 1994).
La plupart de nos connaissances sur l'effet des accidents radiologiques sur les problèmes psychologiques et le stress proviennent d'études menées à la suite de l'accident de Three Mile Island. Dans l'année suivant l'accident, des effets psychologiques immédiats ont été observés dans la population exposée, et les mères de jeunes enfants en particulier ont manifesté une sensibilité accrue, de l'anxiété et de la dépression (Bromet et al. 1982). De plus, une augmentation de la dépression et des problèmes liés à l'anxiété a été observée chez les travailleurs d'une centrale, comparativement aux travailleurs d'une autre centrale (Bromet et al. 1982). Dans les années suivantes (c'est-à-dire après la réouverture de la centrale), environ un quart de la population enquêtée a présenté des problèmes psychologiques relativement importants. Il n'y avait pas de différence dans la fréquence des problèmes psychologiques dans le reste de la population de l'enquête, par rapport aux populations témoins (Dew et Bromet 1993). Les problèmes psychologiques étaient plus fréquents chez les personnes vivant à proximité de la centrale qui n'avaient pas de réseau de soutien social, avaient des antécédents de problèmes psychiatriques ou avaient évacué leur domicile au moment de l'accident (Baum, Cohen et Hall 1993).
Des études sont également en cours auprès des populations exposées lors de l'accident de Tchernobyl et pour lesquelles le stress apparaît comme un enjeu de santé publique important (ex : agents de dépollution et de secours et individus vivant en zone contaminée). Cependant, il n'existe pas pour le moment de données fiables sur la nature, la gravité, la fréquence et la répartition des problèmes psychologiques dans les populations cibles. Parmi les facteurs à prendre en compte pour évaluer les conséquences psychologiques et sociales de l'accident sur les habitants des zones contaminées figurent la situation sociale et économique difficile, la diversité des systèmes d'indemnisation disponibles, les effets de l'évacuation et de la réinstallation (environ 100,000 XNUMX habitants supplémentaires personnes ont été réinstallées dans les années qui ont suivi l'accident) et les effets des limitations du mode de vie (par exemple, modification de l'alimentation).
Principes de prévention et lignes directrices
Principes et directives de sécurité
Utilisation industrielle et médicale des sources radioactives
S'il est vrai que les accidents radiologiques majeurs signalés se sont tous produits dans des centrales nucléaires, l'utilisation de sources radioactives dans d'autres contextes a néanmoins entraîné des accidents aux conséquences graves pour les travailleurs ou le grand public. La prévention de tels accidents est essentielle, notamment au regard du pronostic décevant en cas d'exposition à fortes doses. La prévention dépend de la formation appropriée des travailleurs et de la tenue d'un inventaire complet du cycle de vie des sources radioactives, qui comprend des informations sur la nature et l'emplacement des sources. L'AIEA a établi une série de lignes directrices et de recommandations de sûreté pour l'utilisation de sources radioactives dans l'industrie, la médecine et la recherche (Safety Series No. 102). Les principes en question sont similaires à ceux présentés ci-dessous pour les centrales nucléaires.
Sûreté dans les centrales nucléaires (IAEA Safety Series No. 75, INSAG-3)
L'objectif ici est de protéger à la fois les humains et l'environnement contre l'émission de matières radioactives en toutes circonstances. À cette fin, il est nécessaire d'appliquer diverses mesures tout au long de la conception, de la construction, de l'exploitation et du démantèlement des centrales nucléaires.
La sûreté des centrales nucléaires dépend fondamentalement du principe de « défense en profondeur », c'est-à-dire de la redondance des systèmes et dispositifs destinés à compenser les erreurs et déficiences techniques ou humaines. Concrètement, les matières radioactives sont séparées de l'environnement par une série de barrières successives. Dans les réacteurs de production d'énergie nucléaire, la dernière de ces barrières est la structure de confinement (absente sur le site de Tchernobyl mais présente à Three Mile Island). Pour éviter la rupture de ces barrières et limiter les conséquences des pannes, les trois mesures de sûreté suivantes doivent être pratiquées tout au long de la vie opérationnelle de la centrale : contrôle de la réaction nucléaire, refroidissement du combustible et confinement des matières radioactives.
Un autre principe de sécurité essentiel est « l'analyse de l'expérience d'exploitation », c'est-à-dire l'utilisation d'informations tirées d'événements, même mineurs, survenus sur d'autres sites pour accroître la sécurité d'un site existant. Ainsi, l'analyse des accidents de Three Mile Island et de Tchernobyl a conduit à la mise en œuvre de modifications visant à éviter que des accidents similaires ne se reproduisent ailleurs.
Enfin, notons que des efforts importants ont été déployés pour promouvoir une culture de sécurité, c'est-à-dire une culture toujours à l'écoute des préoccupations de sécurité liées à l'organisation, aux activités et aux pratiques de l'usine, ainsi qu'aux comportements individuels. Pour accroître la visibilité des incidents et accidents impliquant les centrales nucléaires, une échelle internationale des événements nucléaires (INES), identique dans son principe aux échelles utilisées pour mesurer la gravité des phénomènes naturels tels que les tremblements de terre et le vent, a été élaborée (tableau 12). Cette échelle n'est cependant pas adaptée à l'évaluation de la sûreté d'un site ou à la réalisation de comparaisons internationales.
Tableau 13. Échelle internationale des accidents nucléaires
|
Niveau |
Offsite |
Sur place |
Structure de protection |
|
7—Accident majeur |
Émission majeure, |
||
|
6—Accident grave |
Émission importante, |
||
|
5—Accident |
Émission limitée, |
Dommages graves à |
|
|
4—Accident |
Faible émission, public |
Dommages aux réacteurs |
|
|
3—Incident grave |
Très faible émission, |
Grave |
Accident de peu évité |
|
2—Incident |
Contamination grave |
Manquements graves aux mesures de sécurité |
|
|
1—Anomalie |
Anomalie au-delà |
||
|
0—Disparité |
Aucune signification de |
Principes de la protection du grand public contre l'exposition aux rayonnements
Dans les cas impliquant une exposition potentielle du grand public, il peut être nécessaire d'appliquer des mesures de protection destinées à prévenir ou à limiter l'exposition aux rayonnements ionisants ; ceci est particulièrement important si l'on veut éviter les effets déterministes. Les premières mesures à appliquer en cas d'urgence sont l'évacuation, la mise à l'abri et l'administration d'iode stable. L'iode stable doit être distribué aux populations exposées, car cela saturera la thyroïde et inhibera son absorption d'iode radioactif. Cependant, pour être efficace, la saturation de la thyroïde doit se produire avant ou peu après le début de l'exposition. Enfin, la réinstallation temporaire ou permanente, la décontamination et le contrôle de l'agriculture et de l'alimentation peuvent éventuellement être nécessaires.
Chacune de ces contre-mesures a son propre « niveau d'action » (tableau 14), à ne pas confondre avec les limites de dose de la CIPR pour les travailleurs et le grand public, élaborées pour assurer une protection adéquate en cas d'exposition non accidentelle (ICRP 1991).
Tableau 14. Exemples de niveaux d'intervention génériques pour les mesures de protection pour la population générale
|
Mesure de protection |
Niveau d'intervention (dose évitée) |
|
Urgence Dentaire |
|
|
CONFINEMENT |
10 mSv |
|
Évacuation |
50 mSv |
|
Distribution d'iode stable |
100 mGy |
|
différé |
|
|
Réinstallation temporaire |
30 mSv en 30 jours ; 10 mSv dans les 30 prochains jours |
|
Réinstallation permanente |
1 Sv durée de vie |
Source : AIEA 1994.
Besoins de recherche et tendances futures
Les recherches actuelles en matière de sûreté se concentrent sur l'amélioration de la conception des réacteurs électronucléaires, plus précisément sur la réduction du risque et des effets de la fusion du cœur.
L'expérience acquise lors d'accidents antérieurs devrait permettre d'améliorer la prise en charge thérapeutique des personnes gravement irradiées. Actuellement, l'utilisation de facteurs de croissance des cellules de la moelle osseuse (facteurs de croissance hématopoïétiques) dans le traitement de l'aplasie médullaire radio-induite (défaillance du développement) est à l'étude (Thierry et al. 1995).
Les effets des faibles doses et débits de dose des rayonnements ionisants restent flous et doivent être clarifiés, tant d'un point de vue purement scientifique qu'aux fins d'établir des limites de dose pour le grand public et pour les travailleurs. Des recherches biologiques sont nécessaires pour élucider les mécanismes cancérigènes impliqués. Les résultats d'études épidémiologiques à grande échelle, notamment celles actuellement en cours sur les travailleurs des centrales nucléaires, devraient s'avérer utiles pour améliorer la précision des estimations du risque de cancer pour les populations exposées à de faibles doses ou débits de dose. Des études sur des populations qui sont ou ont été exposées à des rayonnements ionisants en raison d'accidents devraient permettre de mieux comprendre les effets de doses plus élevées, souvent délivrées à de faibles débits de dose.
L'infrastructure (organisation, équipement et outils) nécessaire à la collecte en temps voulu des données essentielles à l'évaluation des effets sanitaires des accidents radiologiques doit être en place bien avant l'accident.
Enfin, des recherches approfondies sont nécessaires pour clarifier les effets psychologiques et sociaux des accidents radiologiques (par exemple, la nature, la fréquence et les facteurs de risque des réactions psychologiques post-traumatiques pathologiques et non pathologiques). Ces recherches sont essentielles pour améliorer la prise en charge des populations exposées professionnellement et non professionnellement.