Catherine Bleinès, Yvon Desnoyers et Didier Dubot, Géovariances
Fontenay-aux-Roses est le premier site de recherche du CEA (Commissariat à l’Énergie Atomique). Il a été créé en 1945 et s'est développé en trois phases. Le site a accueilli au début de son existence la première pile atomique française avec un atelier de fabrication des combustibles avec de l'uranium et une usine pilote de séparation du plutonium et divers laboratoires. L’usine a été en partie démantelée dans les années 60 pour implanter une deuxième génération de bâtiments dédiés à la recherche nucléaire, actuellement en cours de démantèlement. La troisième génération concerne maintenant des installations dédiées aux sciences du vivant associées à l’utilisation biomédicale de la radioactivité. Dans ce cadre, la Section d’assainissement du site est chargée, depuis une douzaine d’années, de caractériser et d’assainir les pollutions historiques présentes sur le site en dehors des installations.
L’objectif de l’étude exposée ci-après et finalisée en 2011 était d’évaluer avec précision une contamination radiologique mise en évidence à plusieurs mètres de profondeur, découverte dix ans auparavant.
Le fait de pouvoir s’appuyer sur la géostatistique pour caractériser finement et en temps réel les sites contaminés par des substances radioactives ou chimiques avant, pendant et après les opérations d’assainissement des sols ou des structures permet de mieux préparer les travaux de décontamination et de prévoir plus précisément les volumes de déchets. Illustration sur un site de recherche du Commissariat à l’Énergie Atomique.
Plusieurs campagnes de sondage ont été réalisées au cours de cette décennie pour borner l’étendue de la pollution en cohérence avec les données historiques disponibles.
Les données collectées ont été traitées par Kartotrak avec l'intégration des données 3D, la solution logicielle développée et distribuée par Géovariances en partenariat avec le CEA, pour caractériser avec précision les sites et sols pollués.
Kartotrak a été conçu pour aider les industriels à réduire les coûts et les aléas des chantiers de dépollution. En particulier, l’approche géostatistique mise en œuvre avec Kartotrak présente les avantages suivants :
- • Elle permet d’établir une cartographie détaillée de la contamination avec quantification des incertitudes qui apporte une information supplémentaire sur la qualité et la fiabilité des résultats.
- • Elle fournit des résultats basés sur une approche probabiliste pour une analyse fiable des risques.
- • Elle aide à anticiper la gestion de ces volumes contaminés et optimiser les volumes de déchets radiologiques et chimiques.
Campagnes d’investigation et caractérisation initiale de la contamination
Les volumes de déchets radiologiques et chimiques les plus anciens sont d’une qualité variable en raison des techniques de forages utilisées à l’époque.
La première campagne exploratoire de la zone d’étude réalisée en 1999 a permis de mettre en évidence une contamination radiologique à plus de 4 mètres de profondeur. Le site a été alors répertorié comme nécessitant une investigation complémentaire.
Une deuxième campagne d’échantillonnage effectuée en 2007 avec réalisation de 8 sondages supplémentaires devait aider à circonscrire la contamination. Malgré un nombre limité de données, une première caractérisation de la contamination a confirmé la présence d’une contamination entre 4 et 6 mètres de profondeur non bornée dans l’emprise des sondages.
[Photo : Plan de position des différentes campagnes de sondages avec les bâtiments actuels (à gauche) et avec la configuration des années 1960 (à droite).]
Caractérisation approfondie de la contamination intégrant données historiques et géostatistique
Quatre nouveaux sondages ont été réalisés en 2009 et six autres supplémentaires en 2010 disposés en fonction des résultats précédents et d’une analyse plus poussée de la contamination.
La campagne de 2009 a permis l’identification d'une fine couche de sol pollué à 8 mètres de profondeur, soit 2 mètres en dessous de la contamination initialement observée.
Les données de 2010 ont corroboré l’existence de cette fine couche. Cependant, il n’a pas été possible d’établir un lien entre cette contamination très en profondeur et l’activité dans les installations environnantes actuelles.
Des informations complémentaires collectées à partir d’archives documentaires (photos aériennes, données géophysiques) et interviews d’anciens salariés du CEA ont permis de replacer la topographie initiale du site.
Il est apparu que la faible couche contaminée suivait l’ancienne topographie du site qui correspondait à une douve du fort militaire sur lequel s'est installé le CEA en 1945. Une interprétation plus poussée de la contamination a été effectuée avec les données issues des campagnes ultérieures à 2007 et connaissant l’existence de ce fossé.
Les résultats
[Photo : Représentation 3D dans Kartotrak des résultats géostatistiques de dépassement du seuil d’assainissement avec les topographies actuelles (horizontale) et ancienne (douve).]
Outre la réalisation de cartes 3D du niveau d’activité de la contamination, Kartotrak permet de cartographier la probabilité de dépassement d'un niveau de contamination donné.
Plusieurs zones contaminées ont été ainsi identifiées : une contamination sur une faible épaisseur tapissant l’ancien fossé, une contamination au niveau de l’ancien mur du fossé et une contamination surplombant l’ancien chemin de ronde. Ces zones contaminées s’expliquent alors par des débordements accidentels du bassin de stockage situé au sommet de la butte et par l’utilisation de résidus de traitement par floculation des eaux-mères réputés non contaminés selon les normes et les seuils de l’époque en comblement de la douve lors de la construction de la deuxième génération de bâtiments.
Conclusions
L’approche géostatistique, en combinant information historique et estimation spatiale des mesures de radioactivité à partir des sondages, s’est montrée tout à fait pertinente pour la caractérisation d’une contamination radiologique située en profondeur.
Les résultats obtenus conduisent à plusieurs scénarios possibles expliquant la contamination observée : remblais contaminés et/ou eau contaminée résultant de débordement de la douve.
La réalisation de plusieurs campagnes d’échantillonnages successives n’a pas été anticipée au départ. Bien que long et coûteux, cet échantillonnage en plusieurs étapes s'est montré particulièrement efficace pour adapter les investigations complémentaires en fonction des premiers résultats, permettant de renforcer progressivement la compréhension de la contamination.
Les résultats de l'étude menée avec Kartotrak, combinés avec la connaissance de la technique envisagée pour la décontamination et une analyse coût-bénéfice basée sur l’estimation des volumes contaminés et des volumes de terre à traiter en fonction de leur accessibilité, ont permis de mieux préparer le chantier d’assainissement de la zone investiguée.
L’utilisation de Kartotrak pour ce projet a permis une caractérisation robuste et fiable de la contamination qui, à son tour, s'est révélée primordiale à une meilleure préparation des travaux d’assainissement et de prévision des volumes de déchets.
