Modélisation du transfert de 137Cs dans le continuum fleuve-mer Rhône-Méditerranée

Modelling 137Cs transfer in the river-sea continuum Rhône-Mediterranea

• Auteur / Autrice : Adrien Delaval
• Direction : Olivier Radakovitch, Céline Duffa
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences de l'environnement
• Date : Soutenance le 22/10/2021
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l'Environnement (Aix-en-Provence ; 1996-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de recherche sur les transferts de radionucléides dans les écosystèmes aquatiques (IRSN) (Saint-Paul-Lez-Durance ; 2017-2023)
• Jury : Président / Présidente : Christian Grenz
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christophe Rabouille, Claude Estournel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pieter Van Beek, Xavier Durrieu de Madron

Mots clés

Mots clés contrôlés

Méditerranée (mer)

Rhône, Delta du (France)

Lion, Golfe du (France)

Modélisation CFD

Césium -- Isotopes

Isotopes radioactifs

Nano-géosciences

Sciences de la Terre

Mots clés libres

Césium

Fuzzy clustering

Radionucléides

Box-Model

Golfe du Lion

Estuaire

Rhône

Cesium

Fuzzy clustering

Radionuclides

Box-Model

Gulf of Lion

Estuary

Rhone River

Résumé

Les estuaires sont des systèmes dynamiques qui assurent le transfert d’eau et de contaminants du fleuve vers la mer, y compris pour des radionucléides rejetés par les installations nucléaires en situations normale ou accidentelle. Le césium 137 est récurrent en situation accidentelle et persistant dans l’environnement. Il a une forte affinité avec les particules en milieu fluvial mais se désorbe dans le gradient de salinité, ce qui favorise sa dispersion en mer et son transfert vers les organismes marins. L’institut de radioprotection et de sûreté nucléaire (IRSN) a parmi ses missions la description du transfert de la radioactivité dans l’environnement. Un outil est la modélisation numérique de ces transferts. Pour les milieux aquatiques deux modèles reproduisent les transferts en milieux fluvial et marin sans couplage réel. Ce travail de thèse met en place ce couplage sur le continuum Rhône-Méditerranée pour le césium 137 à partir d’un box-model général aux estuaires. Ce dernier prend en compte les échanges d’eaux (diffusion, advection) et la désorption pouvant se produire lors du contact des particules du fleuve avec les eaux salées. Des expérimentations en laboratoire et une revue de la littérature permettent de définir les paramètres clés pour évaluer l’intensité de désorption. La dispersion en mer d’un panache de radioactivité issu du Rhône en cas de rejet accidentel en amont du fleuve est modélisée pour 6 scénarios hydroclimatiques (débits du fleuve et conditions de vent) les plus récurrents obtenus par un algorithme de fuzzy clustering

Estuaries are dynamic systems that ensure the transition of water and contaminants from the river to the sea, including radionuclides released by nuclear installations in normal or accident situations.137Cs is a recurrent radionuclide in accidental situations and persistent in the environment. It has a strong affinity with particles in a fluvial environment but may be desorbed in the salinity gradient, a mechanism promoting its dispersion at sea and its transfer to marine organisms. The institute for radiation protection and nuclear safety (IRSN) has among its missions the description of the transfer of radioactivity into the environment. One tool is the numerical modeling of these transfers. For aquatic environments two models reproduce transfers in fluvial and marine environments without real coupling.This thesis work sets up this coupling on the Rhône-Mediterranean continuum for cesium 137 from a general box-model for estuaries. The latter takes into account the water exchanges (diffusion, advection) and 137Cs desorption that can occur when particles from the river come into contact with salt water. Laboratory experiments and a review of the literature allow to define the key parameters to assess the intensity of desorption. The dispersion at sea of a radioactive plume emitted from the Rhône in the event of an accidental release upstream of the river is modeled for the 6 most recurrent hydroclimatic scenarios (river flow and wind conditions) obtained by a fuzzy clustering algorithm