Riassunto dello studio IRSN sulla contaminazione marina di Fukushima

Presentiamo un riassunto dello studio Synthèse actualisée des connaissances relatives à l’impact sur le milieu marin des rejets radioactifs du site nucléaire accidenté de Fukushima Dai-ichi ("Sintesi aggiornata delle conoscenze relative all''impatto sull'ambiente marino degli scarichi radioattivi del sito nucleare Fukushima-Dai-ichi"), emesso dall'IRSN il 26 ottobre 2011. Questa nota è basata sulle informazioni più recenti raccolta dall'organismo di protezione radiologica francese.
Questo il link al rapporto completo: Rapporto IRSN

Quadro Generale

Un forte contaminazione radioattiva dell'ambiente marino si è verificata dopo l'incidente nella centrale Nucleare di Fukushima Dai-ichi l'11 marzo 2011. L'origine principale è stato lo scarico diretto di acque contaminate della centrale, che è durato fino a circa l'8 aprile e, in misura minore, la ricaduta nell'oceano dei radionuclidi emessi nell'atmosfera tra il 12 e il 22 marzo. Alla fine di marzo e i primi di aprile, nelle immediate vicinanze della centrale, le concentrazioni nell'acqua di mare hanno raggiunto diverse decine di migliaia di becquerel per litro (Bq/l) per il cesio-134 e 137 e anche superato 100 000 Bq/l per lo iodio-131. Lo iodio-131 è diminuito rapidamente a causa della sua emivita breve (8 giorni) ed i risultati della misurazione sono passati sotto il limite di rilevazione a fine maggio. Le concentrazioni di cesio-137 e 134 hanno cominciato a diminuire a partire da aprile 11 e da metà luglio sono al di sotto dei limiti di rilevazione (5 Bq/l) per le tecniche di misura utilizzate nel monitoraggio.
Le variazioni nel tempo e nello spazio delle concentrazioni di I-131 Cs-137 sono rappresentative di tutti i radionuclidi misurati in mare. I risultati sono riassunti nelle due figure in basso.

1. Le concentrazioni misurate nei pressi della foce, che sono rappresentativi del flusso radionuclidi rilasciati (Figura 1);
2. Carte di isovalori delle concentrazioni di cesio-137, che mostrano la distribuzione dell'inquinamento radioattivo in acqua di mare in epoche diverse (Figura 2).

Le misurazioni effettuate presso l'impianto fornisce una relazione IR (I-131/Cs-137) omogenea, di circa 20, con una bassa tendenza a diminuire nel tempo fino al 19 aprile. Questa diminuzione, che non risulta dal decadimento radioattivo dello iodio, che è già preso in considerazione nel calcolo del rapporto, suggerisce un processo di eliminazione regolare dello I-131 misurato in acqua di mare con un periodo di decadimento (tempo di dimezzamento) apparente 35 giorni. Dopo il 19 aprile il rapporto di IR (I-131/Cs-137) è altamente variabile, probabilmente a causa dell'aumento delle incertezze sperimentali nei risultati delle misurazioni di iodio 131 in acqua di mare, a mano a mano che la sua attività diminuisce a seguito del decadimento radioattivo. A partire dall'11 luglio, le misurazioni sono per la maggior parte inferiori ai limiti di sensibilità degli strumenti utilizzati per le misure in mare.

Figura 1

Figura 2

Contaminazione

Contaminazione marina

Le mappe nella Figura 2 mostrano la distribuzione spaziale delle concentrazioni medie di cesio 137 per periodi successivi tra l'11 aprile e l'11 luglio (7 giorni dal 11 aprile al 2 maggio e 14 giorni per i periodi successivi). La durata è stata scelta dall'IRSN in modo da avere un numero sufficiente di misurazioni sull'area di studio tali da ottenere una interpolazione significativa.
Nell'interpretazione dei risultati della misurazione di cesio-137 nell'acqua di mare, l'IRSN ha aggiornato la sua stima della quantità complessiva di cesio-137 rilasciati direttamente in mare dal 21 marzo fino a metà luglio. Il valore così ottenuto è 27x10^15 Bq, di cui la maggior parte (82%) riversata entro l'8 aprile. Il rilascio radioattivo in mare è stato il più grande apporto puntuale di radionuclidi artificiali nell'ambiente marino mai osservato. Tuttavia, la posizione del sito di Fukushima presenta una dispersione di radionuclidi eccezionale, con una delle correnti più importanti del mondo che ha allontanato l'acqua contaminata al largo dell'Oceano Pacifico. Così, i risultati della misurazione ottenuti nell'acqua di mare e nei sedimenti costieri suggeriscono che le conseguenze dell'incidente, in termini di radioprotezione,  diventeranno deboli per le specie pelagiche a partire dall'autunno 2011 (basse concentrazioni nell'acqua di mare e stoccaggio nei sedimenti limitato).
L'evoluzione della quantità di Cs-137 nell'acqua di mare nella zona di litorale vicino alla centrale di Fukushima Dai-ichi fra l'11 aprile e l'11 luglio 2011 è mostrata nella figura seguente (Figura 3).

Figura 3

Lo sviluppo della concentrazione del Cs-137 nelle acque di fronte alla centrale segue un decadimento esponenziale con un periodo di dimezzamento di 6,9 giorni (Intervallo di confidenza 95%: 5,7-8,6 giorni). Ciò significa che le quantità di cesio-137 presenti nell'acqua di mare all'interno dell'area di calcolo si è ridotta della metà ogni 6,9 giorni. Tale diminuzione deriva dalla diluizione di acqua di mare inquinata da parte delle correnti marine che forniscono regolarmente acqua pulita nella zona. Questo tasso di rinnovo è particolarmente veloce ed è il risultato dell'intensità delle correnti Kuroshio e Oyashio che si verificano in questo settore e la loro orientazione generale verso il largo. La regolarità della diluizione è anche notevole, tenendo conto della variabilità del flusso vorticoso osservata in questa zona di miscelazione. Questa diluizione è favorevole alla riduzione dell'impatto dell'incidente nelle acque costiere. L'acqua contaminata è trasportata rapidamente verso est, verso il centro della Pacifico, dove continua ad essere diluito a causa della dispersione delle acque marine.
Una simulazione della dispersione del Cs-137 nelle acque marine al largo del Giappone è riportata nella figura seguente (Fig.5):

Figura 5

Contaminazione atmosferica

Principalmente tra il 12 e il 22 marzo, si sono disperese delle emissioni radioattive atmosferiche causate da esplosioni e depressurizzazioni del contenimento del nocciolo del reattore di Fukushima Dai-ichi, specialmente sul mare. I radionuclidi nel pennacchio sono ricaduti sulla superficie del mare, causando un inquinamento diffuso delle acque superficiali a decine di chilometri dal luogo dell'incidente.
Questo inquinamento diffuso è difficile da identificare in mare perché le acque di superficie che ricevono depositi atmosferici sono rapidamente mescolate con il resto dell'acqua di mare attraverso fenomeni di convezione e dispersione. Solo misure di acqua di mare fatte pochi giorni dopo il deposito sono in grado di fornire informazioni sugli effetti del fallout radioattivo.
Il deposito atmosferico sulla superficie marina è stato nuovamente valutato dall'IRSN, grazie all'aggiornamento dei modelli di dispersione atmosferica delle emissioni dalla centrale di Fukushima Dai-ichi. Secondo questa nuova valutazione, il deposito cumulativo di cesio-137 in mare nel raggio di 80 km sarebbe 76x10^12 Bq (76.000 miliardi di Becquerel), valore circa 10 volte inferiore a quello stimato nel mese di luglio. Questo contributo di contaminazione in mare sarebbe solo 0,3% dell'attività complessiva di cesio-137 rilasciata direttamente in mare dalla centrale Fukushima Dai-ichi. La mappa in figura 4 mostra la distribuzione spaziale del deposito sulla superficie del mare del Giappone. Questa stima si basa su un calcolo di rilascio in atmosfera di totale 11,5x10^15 Bq di Cs-137. In aggiunta al deposito sulla terra giapponese, gran parte si è dovuta depositare diffusamente sopra gli oceani e continenti dell'emisfero settentrionale, su grandi distanze.

Figura 4

Sedimenti

Le sostanze in sospensione nell'acqua di mare tendono a fissare alcuni dei radionuclidi disciolti nella colonna d'acqua, a seconda del livello di attività nelle acque circostanti. Questi materiali alla fine si depositano sul fondo del mare, causando una superficie di deposito contaminata. Sono stati raccolti campioni di sedimenti fino a 186 km da Fukushima Dai-ichi e 70 km al largo della costa ad una profondità da 20 a 200 m. La profondità e le condizioni campionamento, la natura e le dimensioni dei campioni non sono stati forniti durante pubblicazione dei risultati. Poiché questi parametri possono fortemente influenzare le concentrazioni di massa dei sedimenti misurati, i risultati della misurazione pubblicati in Giappone devono essere interpretrati con cautela.
La figura 6 mostra l'evoluzione delle concentrazioni Cs-137 nell'insieme dei campioni e per distanza dalla fonte. Tranne vicino al centro di Fukushima Dai-ichi, le concentrazioni di solito vanno da 1 a 10 000 Bq/kg, con un trend medio di crescita nel tempo. Questo cambiamento può risultare dalla cinetica di trasferimento del cesio verso le particelle dei sedimenti e da processi di deposizione delle particelle più fini. Data la diminuzione delle concentrazioni in acqua di mare, questo dovrebbe stabilizzarsi nei prossimi mesi. Le concentrazioni più elevate si trovano nei pressi della  foce (100 000 150 000 Bq/kg). Quattro valori superiori a 10 000 Bq/kg sono stati identificati a più di 38 km di distanza prima del 7 aprile ma non sono state confermate dalle misure successive.

Figura 6

Contaminazione delle specie marine e fluviali

Dei campionamenti di prodotti di mare (soprattutto pesce) sono state effettuati in Giappone dalla fine di marzo in varie località, per lo più a sud della centrale di Fukushima Dai-ichi.
L'elenco delle specie per cui le concentrazioni di cesio superano i livelli massimi consentiti per il consumo alimentare (500 Bq / kg per la somma di cesio-134 e 137) è stato esteso dalle autorità giapponesi durante l'estate (Tabella 3). In linea generale, le nuove specie incluse in questa lista sono le seguenti:

1. Specie che erano state prelevate puntualmente prima del mese di giugno e la cui sorveglianza è stata intensificata nel periodo estivo;
2. Specie che non sono state prlevate prima dell'estate.

Non è possibile, con queste sole informazioni, attribuire questo aumento del numero di specie con elevati livelli di contaminazione a un cambiamento nella contaminazione dell'ambiente marino. E' importante sottolineare che tutti questi campioni provengono dalla Prefettura di Fukushima e nessun campione pescato della zona circostante la centrale o al largo supera i livelli massimi consentiti.

Tabella 3

Nella figura seguente (Figura 9), l'evoluzione temporale delle concentrazioni di Cs-137 e Cs-134 (Bq/kg) in alcuni prodotti marini. I punti rosa corrispondono a specie diadrome (ovvero che hanno parte del ciclo vitale in mare e parte nei fiumi) pescate prevalentemente nei fiumi.

Figura 9

Tra i prodotti del mare, il maggiore livello di contaminazione, rilevato nelle prime fasi del monitoraggio dei prodotti della pesca, riguarda l'anguilla delle sabbie (Ammodytes personatus). Il cesio-137 e 134 è stato rivelato in tutti i campioni di questa specie raccolti nelle prefetture di Fukushima e Ibaraki. Questi radionuclidi non sono stati rilevati in due campioni prelevati al largo.
Lo I-131 non è più rilevato negli organismi a partire da metà giugno (Figura 10), in conformità con i cambiamenti nell'ambiente circostante, discussi precedentemente.

Figura 10

Conclusioni

Un inquinamento rilevante dell' acqua di mare sulla costa nei pressi della centrale può persistere nel tempo a causa del continuo apporto di sostanze radioattive trasportate al mare dal deflusso delle acque superficiali dei suoli contaminati. Inoltre, alcune aree costiere non ancora identificate, potrebbero mostrare condizioni di diluizione o di sedimentazione meno favorevoli di quelli osservati finora. Infine, l'eventuale presenza di altri radionuclidi persistenti, come stronzio 90 e plutonio, non è stata sufficientemente caratterizzata dalle misure.
In generale, sono i pesci gli indicatori di contaminazione di cesio a medio e lungo termine nel campo marino. Infatti, il cesio presenta un maggiore fattore di concentrazione nei pesci e mostra una tendenza al rialzo per le specie più in alto nella catena alimentare. Pertanto, se a breve termine le concentrazioni più elevate si trovano nelle specie alla base della catena alimentare, nel lungo periodo, una volta che il trasferimento fra le diverse maglie della rete trofica sarà effettivo, saranno i predatori in cima alla catena alimentare che dovrebbero presentare livelli superiori. Questi livelli dovrebbero essere ancora più elevati per le specie che vivono in stretto contatto con i sedimenti e che hanno il loro habitat nei pressi della zona contaminata.
Quindi, anche se la contaminazione di cesio in acqua di mare è fortemente diminuita nelle vicinanze della centrale di Fukushima Dai-ichi, i risultati delle misurazioni recenti mostrano una persistenza della contaminazione delle specie marine (per lo più pesce) catturate al largo della costa della prefettura di Fukushima. Organismi bentonici e filtratori e pesci al vertice della catena alimentare sono, nel tempo, i più sensibili all'inquinamento da cesio. È pertanto giustificato continuare il monitoraggio delle specie marine pescate nelle acque al largo della costa di Fukushima.