Granulométrie des aérosols pour la dispersion atmosphérique et le dépôt des radionucléides. Amélioration de la compréhension des cas Fukushima et radon atmosphérique

Laboratoire d'accueil : Laboratoire de Modélisation de la Dispersion Atmosphérique (LMDA)

Date de début de thèse : ​2025

Nom du doctorant : Rania FERHAT

Thèse co-dirigée par le LISA (Benoit Laurent) et le CEREA (Yelva Roustan)

Les transferts des aérosols radioactifs de l’atmosphère vers le sol sont régis par des mécanismes physiques appelés génériquement "dépôts". Or, les quantités déposées varient de plusieurs ordres de grandeur en fonction de la taille des aérosols et influencent leur distribution dans le temps et dans l’espace. Ce mécanisme n’est pas ou mal pris en compte dans les modèles actuels de dispersion atmosphérique de la radioactivité. Dans le cadre des travaux de thèse proposés, il faudra coupler la distribution en taille des aérosols aux modèles de dispersion atmosphérique afin de mieux évaluer les conséquences d’un accident nucléaire et d’affiner la compréhension des mesures de radionucléides surveillés en routine.

L’un des objectifs de la thèse est d’améliorer la compréhension de la dispersion atmosphérique associée à l’accident de Fukushima. Quatorze ans après la catastrophe de Fukushima, la reproduction des cartes de dépôt consécutives à cet accident reste difficile, et la distribution des aérosols est incertaine.

Un autre enjeu de la thèse est de mieux évaluer les augmentations du débit de dose gamma, mesurées sur le réseau de surveillance, dues au lessivage des descendant du radon atmosphérique. Environ la moitié de ces augmentations est mal modélisée (Quérel et al., 2022). Une part des erreurs proviendrait du fait que la taille des aérosols porteurs de ces descendants serait dix fois plus petite que celle considérée actuellement.

Une riche littérature montre l’impact de la granulométrie des aérosols pour les modèles climatiques et pour la prévision de la qualité de l’air. Cette prise en compte est cependant plus rare dans les modèles de dispersion atmosphérique dédiés à la radioactivité. Un des enjeux de la thèse sera le choix de la représentation de la granulométrie la plus adaptée : par mode ou par classe. Cette question est encore ouverte (Jones et al., 2022). Le découpage des classes en iso-gradient de Forêt et al. (2006) présente lui aussi un potentiel intéressant, bien que non-validé sur des aérosols de taille submicronique.
Les modèles de dispersion de la radioactivité dans l’atmosphère de la thèse ont déjà été utilisés et validés sur le cas Fukushima (Korsakissok et al., 2013 ; Saunier et al., 2013) et radon (Quérel et al., 2022). Reste à y implémenter une physique de la granulométrie des aérosols, puis à en évaluer les conséquences en comparant les résultats des modèles de dispersion aux observations de radioactivité dans l’environnement. L’ajout de la modélisation de la taille des aérosols pourra s’inspirer des modules existant dans des modèles de qualité de l’air largement utilisés par la communauté, tel que Polair3D et/ou que CHIMERE.

• Forêt et al. 2006. https://doi.org/10.1029/2005JD006797 
• Jones et al. 2022. https://doi.org/10.5194/acp-22-11381-2022
• Quérel et al. 2015. https://doi.org/10.1504/IJEP.2015.077457
• Quérel et al. 2022 https://doi.org/10.5194/adgeo-57-109-2022
• Korsakissok et al. 2013 https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2013.01.002
• Saunier et al. 2013 https://doi.org/10.5194/acp-13-11403-2013