Rejets de la centrale Fukushima (Japon)
Objectif de l’étude
Le tremblement de terre du mars 2011 a sérieusement endommagé la centrale de nucléaire de Fukushima au Japon induisant un rejet en mer de radio-nucléïdes par dépôt à partir du panache atmosphérique, et par rejet direct à partir de l'installation. A la demande de nos partenaires de l'IRSN (Institut de Radioprotection et de Sureté Nucléaire) une configuration « FUKUSHIMA » a été construite rapidement dans un contexte de crise pour comparer les simulations de rejets aux mesures en mer disponibles et évaluer la dispersion du panache radioactif dans la zone côtière et pacifique ouest.
Figure 1 : Modélisation de la salinité de surface de janvier à juillet 2011.
Cette étude nous a permis de relever quelques défis dont celui d'être capable, en lien avec MERCATOR-OCEAN de construire une configuration dans une zone lointaine présentant des caractéristiques extrêmes peu rencontrées jusqu'ici par le code MARS3D :
- un très fort gradient Nord-Sud de température et de salinité, générant un fort courant de densité instable et non guidé par la bathymétrie (le Kuroshio)
- une bathymétrie très particulière (
Une fosse à plus de 10000m de profondeur)
- des courants de marées parfois importants près des côtes.
Cette maquette a pu être réalisée sur la machine CAPARMOR du PCIM à l'IFREMER, parallélisée sur 256 processeurs. Les caractéristiques de la configuration sont les suivantes :
- résolution : 1 nautique ; taille du doma
ine : 642x742 mailles sur 40 niveaux
- condition initiale et limites interpolées depuis la configuration mondiale Mercator PSY4V1R3
- Les champs de vent proviennent du modèle NCEP.
- Le run démarre le 01/01
/2011 soit 2 mois avant le séisme.
La configuration a été transmise à l'IRSN en juillet 2011 pour leur propre utilisation.
Principaux résultats
Le modèle reproduit le Kuros
hio (courant chaud qui va vers l'est) et ses instabilités. Pour tenir compte d'une circulation d'eau entre la Mer de Chine et le Pacifique, le détroit du Tsugaru (au nord du domaine) a été ouvert.
Les rejets de Cesium137 calculés par l'IRSN à partir des mesures disponibles dans l'eau de mer ont été introduit dans le modèles. Il est possible de suivre la concentration de radionucléides captés par la circulation océanique et se propageant vers l'est dans le Kuroshio. Il faut noter la présence de tourbillons qui peuvent ramener vers l'ouest une partie de la contamination.
Figure 2 : Concentrations en 137Cs dans l’eau de mer simulées par Mars entre le 15 avril et le 26 juillet 2011 dans le Pacifique nord-ouest.
Ce modèle a été mis en œuvre par l'IRSN pour des comparaisons plus détaillées des mesures et des simulations. La figure 3 montre une comparaison des concentrations mesurées et simulées à moins d'un kilomètre de l'installation. Les résultats sont concordants et montrent que le terme-source pris en compte reproduit bien la dispersion à petite échelle.
Figure 3 : Comparaison des concentrations mesurées et simulées à moins d'un kilomètre de l'installation.
Figure 4 : Répartition des concentrations en 137Cs dans l’eau de mer
entre le 11 avril et le 11 juillet 2011.
Figure 5 : Répartitions des concentrations en 137Cs dans l’eau de mer
simulée par Mars entre le 11 avril et le 11 juillet 2011.
Des cartes d'iso-concentrations ont été établies à partir des mesures sur la zone, les résultats de simulations sont présentés sur la aux mêmes périodes (figure 4 et 5). Les ordres de grandeur des concentrations sont comparables ; le modèle semble diluer moins vite que les observations à partir du 2 mai.
Personnes à contacter
Pierre Garreau (IFREMER) : Pierre.Garreau@ifremer.fr
Pascal Bailly du Bois (IRSN) : Pascal.Bailly.Du.Bois@irsn.fr
Philippe Laguionie : Philippe.Laguionie@irsn.fr