Quins elements radioactius es van abocar i com arriben a la mar?

A l'esquerra: Central nuclear danyada de Fukushima Dai-ichi i ruta fins a la mar d'abocament. Buesseler et al., (2017), adaptat d'Annual Reviews. A la dreta: concentracions de cesi-137 en la costa de Fukus

Han passat poc més de cinc anys des que es va produir el triple accident al Japó: terratrèmol, tsunamis i accident nuclear. L'11 de març de 2011, el terratrèmol de Tohoku i el posterior tsunami van afectar violentament la central nuclear de Fukushima Dai-ichi, causant el major abocament brusc de radioactivitat a la mar fins avui. De fet, l'abocament de Fukushima va ser cinc vegades menor que el de Chernobil i 50 vegades menor que el de les proves en sec amb explosius nuclears (1945-1980). No obstant això, persisteix la preocupació perquè la radioactivitat no s'ha reduït tan ràpidament com s'imagina en els sediments costaners, en els biota i en l'aigua, senyal que la central de Fukushima ha emès continus abocaments.

Investigadors marins de la Universitat Autònoma de Barcelona i de l'Institut de Ciències i Tecnologies Ambientals, juntament amb científics del Japó, Europa i els Estats Units, estan analitzant la influència i evolució de l'accident de Fukushima en la mar. Des de juny de 2011 hem anat tots els anys a la costa de Fukushima a prendre mostres en un vaixell oceanogràfic: aigua, sediment i biota (zooplancton, ratlles, algues, etc.). ). En el laboratori, en 2011 es van mesurar els radionúclids (elements radioactius) que van provocar el risc radiològic i es van emetre en les majors quantitats. És a dir, els que tenen una vida mitjana curta (estronci 89, cesi-134, iode-131, etc.). ). En els anys següents, quan aquests últims estaven inutilitzats per desintegració radioactiva, hem investigat els productes de fissió que persisteixen durant dècades: cesi-137 i extronura-90 en particular. De fet, els radionucleidos de Fukushima ofereixen una excel·lent eina per a comprendre els processos geoquímics terrestres i marins i les relacions entre tots dos mitjans. Per exemple, les dades literàries i nostres han suggerit que els cessions isòtops (cesi-134 i cesi-137) emesos per Fukushima havien arribat (i arriben) a la mar en diferents formes i terminis.

Al març de 2011 la major part de les emissions van ser gasoses. El terratrèmol i els tsunamis van destruir els sistemes de refrigeració del combustible nuclear. Això va provocar un augment de la temperatura de 3 de cada 6 reactors, acumulació de gasos radioactius i explosió. La majoria dels radionuclidos volàtils (cripton-85, iode-131 i 129, xenon-133 i 135, cesi-134 i 137, etc.) en aigües costaneres i en mar oberta.

L'aigua contaminada, també utilitzada com a emergència frigorífica dels reactors, va ser abocada a la mar per TEPCO (Tòquio Electric Power Company), empresa gestora de la central nuclear, a l'abril de 2011. En el cas de la cessió, els abocaments líquids van ser 5 vegades més petits que les aromes. En els radionúclids no volàtils, per exemple, l'aigua de refrigeració contaminada ha estat la principal font. Després d'aquests primers abocaments líquids en 2011, la central de Fukushima ha sofert més fugides, a pesar que TEPCO ha envoltat la central i construït diversos murs per a protegir la costa.

Els dues últimes deus són rius i aigües subterrànies. Prop del 20% dels radionúclids emesos a l'aire es van dipositar en el sòl japonès. D'aquest total, ha sortit a la mar al voltant del 2% de la cesi-137, retinguda en els sediments que transporten els rius. Les aigües subterrànies transporten una quantitat similar. La quantitat d'extra-90 emesa a l'aire va ser mil vegades menor, per la qual cosa a penes va arribar a la mar.

Per a comprendre la influència d'aquestes quatre deus (gas, aigua de refrigeració de reactors, rius i aigües subterrànies) en la mar, hem mesurat des de Fukushima, en una superfície d'aigua compresa entre 800 i 110 quilòmetres, i des de la superfície de la mar fins als 500 metres de profunditat, entre cesi-137 i extra-90. A continuació s'analitzen els nostres resultats i les concentracions de TEPCO en els canals d'abocament de la central nuclear. Les concentracions ^{es donen en Bq/m 3.} És a dir, la quantitat de Bequerel (Bq= desintegració per segon) per cada mil litres o metre cúbic.

Evolució de les concentracions de radionucleidos

En les aigües costaneres del Japó les concentracions de cesi-137 i extra-90 eren de 1-2 Bq/m ³ abans de l'accident, a causa de les proves realitzades amb explosius nuclears. A l'abril de 2011, els vapors i abocaments líquids van augmentar la concentració de cesi-137 a 68 milions de Bq/m ³ i la d'estronci 90 per sobre de 100.000 Bq/m ³ en els canals d'abocament al voltant de la central. En els mesos següents les concentracions van disminuir notablement, el primer a 10.000 ^{Bq/m 3} i el segon a uns 1.000 ^Bq/m 3. Des de llavors, les concentracions han sofert variacions significatives. Enfront de concentracions anteriors a l'accident nuclear, sovint el de cesi-137 entre 100 i 1.000 vegades més alt i el d'estronci entre 10 i 100 vegades més alt entre 2012 i 2016. En l'aigua mesurada per nosaltres, gairebé totes les mostres tenien indicis d'accident. Al setembre de 2013, per exemple, les concentracions d'estronci 90, cesi-137 i cesi-134 eren 9, 124 i 54 vegades superiors a les concentracions anteriors a l'accident. En els anys 2014 i 2015 s'han mesurat concentracions similars o superiors en mostres d'aigua del mateix emplaçament.

La persistència d'aquestes elevades concentracions en l'aigua anys després de l'accident deixa clar, encara que en menor mesura, que la central continua emetent radioactivitat. Per exemple, al setembre de 2013 s'ha estimat una emissió diària de 2,3-8,5 GBq (mil milions de Bequerel) de 90 estroncis. Aquest abocat continu suposaria entre 100 i 1.000 vegades el transport fluvial. A més, cal tenir en compte que actualment s'utilitzen milers de litres d'aigua per a mantenir a baixa temperatura els reactors afectats. L'aigua contaminada que ha tocat el combustible és bombada, emmagatzemada en tancs gegants i tractada per a extreure el màxim de radionuclidos. Després del tractament, no obstant això, hi ha radionúclids que romanen en l'aigua: el 90 d'estronci en part i el triti íntegrament. En 2015 hi havia unes 600 mil tones d'aigua emmagatzemades en tancs, la qual cosa augmenta el risc.

A més de l'aigua, la cesi-137 s'està acumulant en els sediments costaners (entorn de l'1% de les emissions de 2011). Segons els últims treballs, en els sediments costaners i, sobretot, en la zona de Fukushima, en 2016 hi ha entre 5 i 10 vegades més cessions que en aigües autòctones. Per a reduir aquesta quantitat a la meitat caldria passar almenys 10-25 anys.

Efectes sobre la biota marina

Els animals marins penetren ràpidament el cesi en el múscul en lloc del potassi i l'estronci en els ossos. Unes setmanes després de l'accident es van mesurar altes concentracions de cesi en els sediments i en els peixos que viuen prop de la central. No obstant això, aquestes concentracions es trobaven normalment per sota dels límits de seguretat (500 Bq per quilo de peix en 2011). Per a reduir la desconfiança de la societat japonesa, van aguditzar la seguretat i van reduir el límit a 100 Bq/kg, molt per sota de la frontera europea (1.250 Bq/kg). En 2015 només l'1% de les concentracions van superar els 100 Bq/kg. L'evolució descendent ha permès permetre l'explotació de diverses espècies de peixos que es van impedir en 2011 i revitalitzar un dels sectors econòmics més potents del Japó, la pesca.