4. Science et environnement

ECOMatters Inc., MB CAN

La biosphère, c'est partout où il y a des organismes vivants. Les effets dans la biosphère sur les êtres humains et sur les autres biotes constituent le critère ultime d'évaluation pour les diverses options de GDFR, de sorte que les recherches sur la biosphère qui leur sont reliées sont d'une très grande importance. Traditionnellement, l'accent dans les recherches sur la biosphère reliées à la contamination radioactive de l'environnement était mis sur la protection des êtres humains, en particulier contre la contamination des zones agricoles. Depuis 1996 environ, il s'est produit une évolution rapide dans le monde tendant à inclure la prédiction des effets sur les biotes autres que les êtres humains. Le Canada a parfois agi comme chef de file dans des domaines reliés aux effets sur la biosphère de la GDFR, et il continue à jouer un rôle par des contributions à la littérature scientifique et une participation aux programmes internationaux. La discipline scientifique sous-jacente, la radioécologie, peut s'appliquer de façon particulière au transport et à la dispersion des contaminants radioactifs dans les sols, dans l'eau et dans l'air. Elle puise dans la recherche sur la santé et la sécurité des êtres humains et a fait des progrès importants dans l'évaluation des effets cumulatifs de contaminants radioactifs multiples. La radioécologie est maintenant en voie d'adopter les méthodes scientifiques d'autres disciplines écologiques en vue d'étudier les nombreux organismes qui existent dans les milieux naturels. Bien que la biosphère ne soit habituellement pas considérée comme une barrière que l'on peut contrôler, la recherche sur la biosphère revêt une importance accrue du fait que la population s'identifie aux questions qui concerne la biosphère. L'importance de cet aspect augmente à mesure que les programmes de GDFR progressent et que des installations sont construites.

Biographie de l’auteur

Steve Sheppard, ECOMatters Inc.

M. Steve Sheppard est vice-président et écotoxicologiste principal à ECOMatters Inc., et est chercheur agricole de profession (P.Ag) et un spécialiste de l’environnement agréé du Canada (SEAC).

Il est également rédacteur en chef du Journal of Environmental Radioactivity et a été précédemment rédacteur en chef du Canadian Journal of Soil Science. Ses travaux sont axés sur les voies d’exposition et l’écotoxicologie des contaminants, et servent en grande partie à soutenir la modélisation des évaluations. Il a publié plus de 100 articles dans des revues spécialisées reliés principalement à sept domaines différents : l’écotoxicologie, les évaluations environnementales, la radioécologie, le comportement des radionucléides, les voies d’exposition des contaminants, la science des sols et l’agronomie. Son livre Advances in Earthworm Ecotoxicology est largement reconnu comme résumé des progrès les plus récents dans le domaine. Il détient des diplômes de doctorat et de maîtrise en science des sols et en nutrition des plantes, et un baccalauréat ès sciences physiques.

Parmi ses plus récents travaux, on peut citer : l’établissement de critères d’effet écotoxicologique s’appliquant aux radionucléides pour l’agence française de gestion des déchets radioactifs Andra; l’évaluation du comportement et des impacts de l’uranium pour la Commission canadienne de sûreté nucléaire (CCSN); l’examen et la paramétrisation d’un modèle dynamique du comportement du carbone 14 dans la Loire pour Électricité de France; la mesure et l’interprétation des doses aux travailleurs du transport au Canada, pour la CCSN; des évaluations quantitatives des risques associés au déclassement des laboratoires de Whiteshell pour Énergie atomique du Canada limitée; des estimations de doses radiologiques pour l’examen des incidences écologiques pour la centrale nucléaire de Darlington d’Ontario Power Generation (OPG); l’élaboration d’un modèle d’exposition par voies terrestres pour le modèle de limite opérationnelle dérivée revue d’OPG; l’élaboration d’un modèle de biosphère pour le 36Cl à l’aide de concepts d’activités spécifiques, pour l’Andra; un modèle de sol révisé pour les évaluations du stockage de déchets nucléaires pour OPG; l’examen et la paramétrisation d’un modèle de biosphères froides pour l’évaluation du stockage des déchets nucléaires pour l’Andra.

En plus de ses travaux de recherche, M. Sheppard occupe les postes de directeur administratif à la Société canadienne d’agronomie et de registraire et chef de bureau à la Société canadienne de la science du sol.

Jonathan Sykes, University of Waterloo, ON CAN

Le roc qui entoure une alvéole de stockage, tous sédiments reposants sur le roc et la nappe d'eau dans le roc et dans les sédiments constituent ce que l'on appelle la géosphère. Dans un système d'évacuation ou de stockage souterrain pour les déchets fortement radioactifs, la géosphère peut constituer un tampon entre le combustible usé et la biosphère. L'importance de la géosphère et de la recherche sur la biosphère dépend de l'option étudiée. Elles sont moins importantes dans le cas du stockage en surface et de la plus grande importance dans le cas d'un système de gestion souterrain. Le degré avec lequel on se fiera sur la géosphère pour atténuer les effets sur la biosphère des relâches possibles de radio-isotopes à partir d'un site de dépôt ou d'une alvéole détermine l'importance relative de la géosphère dans le système global de gestion des déchets. Pour les solutions utilisant le stockage temporaire en surface, le site de dépôt ou l'alvéole est proche de la biosphère; dans ce cas, la géosphère ne contribue pas à l'isolement du site de dépôt par rapport à l'environnement. Les systèmes d'évacuation à long terme situés en profondeur dans la géosphère sont conçus pour être passifs. Dans ce cas, la géosphère est une partie intégrale et importante du système de gestion des déchets fortement radioactifs. Elle sert d'isolation entre le dépôt et l'environnement. Même si les conteneurs à déchets viennent à faire défaut, la faible vitesse d'écoulement de la nappe d'eau et les différents mécanismes géochimiques contribuent à immobiliser et retarder les radio-isotopes et aident à les maintenir à l'intérieur du système de confinement aménagé et du roc qui les entoure de près, de sorte que la désintégration radioactive se poursuit. Par conséquent, une des caractéristiques requises de la géosphère pour un système d'évacuation en profondeur est que la nappe d'eau au niveau du dépôt soit stagnante ou ne s'écoule que très lentement. La roche plutonique du Bouclier canadien possède cette caractéristique. Les dépôts de sel lités et les dépôts de schiste sont d'autres formations qui possèdent cette propriété. En Ontario, il y a considérablement plus de sites potentiels d'évacuation dans la roche plutonique que dans le sel lité ou le schiste.

La roche plutonique est très répandue dans le Bouclier canadien. Les caractéristiques de la roche plutonique ont été étudiées à l'Aire de recherches de Whiteshell (ARW) près de Lac du Bonnet au Manitoba. Les propriétés hydrauliques, thermiques, hydrogéochimiques et de rupture de la roche cristalline ont été étudiées en profondeur au Laboratoire de recherches souterrain de l'ARW. Les données hydrogéochimiques indiquent qu'au-dessous de 500 m au LRS, la nappe d'eau est très saline, réductrice et ancienne. La nappe d'eau peut être considérée comme étant à toutes fins utiles stagnante pour la période considérée pour une installation d'évacuation des déchets (1 000 000 d'années). La très faible perméabilité de la roche permet d'en arriver à cette conclusion.

D'après ce que nous connaissons des cycles de glaciations-déglaciations qui se sont produits au cours des dernières 900 000 années, il est pratiquement certain que la géosphère au-dessus d'un dépôt en profondeur sera recouverte de glace pendant une période importante au cours des 100 000 prochaines années. Les effets dus à la profondeur de la glace et à l'éloignement de la biosphère sont des facteurs importants qui doivent être pris en compte dans l'évaluation de sûreté. La présence de la couverture de glace devrait atténuer les effets possibles d'un dépôt sur la biosphère.

Biographie de l’auteur

Jon F. Sykes

M. Jon Sykes est professeur au département de génie civil de l’Université de Waterloo. Il est membre de la faculté de l’université depuis 28 ans, pendant lesquels il a occupé les postes de président aux études supérieures, président associé aux études de premier cycle et directeur de département. Il enseigne au premier cycle et aux cycles supérieurs en modélisation environnementale, conception de sites d’enfouissement, traitement des eaux usées et gestion environnementale.

Ses intérêts de recherche portent sur la simulation de l’écoulement souterrain et le transport de contaminants en milieux naturel et ouvragé. Ses projets de recherche actuels incluent l’étude détaillée de sites contaminés par des substances cancérogènes, l’étude de concepts d’enfouissement de déchets nucléaires, l’intégration de modèles d’eaux souterraines et de surface et la modélisation de technologies de décontamination des eaux souterraines.

M. Sykes a acquis une connaissance approfondie du programme canadien de gestion des déchets radioactifs de haute activité dans le cadre de ses mandats antérieurs chez Intera Technologies et Ontario Hydro, et de son travail actuel à Ontario Power Generation.

Il a servi de témoin expert dans de nombreuses causes liées aux eaux souterraines contaminées : il a notamment été engagé par les plaignants au procès Woburn Massachusetts Toxic Waste (la cause est décrite dans le livre et le film titrés Civil Action) et par les accusés du procès Toms River New Jersey Cancer Cluster.

Jonathan Sykes, University of Waterloo, ON CAN

Le roc qui entoure une alvéole de stockage, tous sédiments reposants sur le roc et la nappe d'eau dans le roc et dans les sédiments constituent ce que l'on appelle la géosphère. Dans un système d'évacuation ou de stockage souterrain pour les déchets fortement radioactifs, la géosphère peut constituer un tampon entre le combustible usé et la biosphère. L'importance de la géosphère et de la recherche sur la biosphère dépend de l'option étudiée. Elles sont moins importantes dans le cas du stockage en surface et de la plus grande importance dans le cas d'un système de gestion souterrain. Le degré avec lequel on se fiera sur la géosphère pour atténuer les effets sur la biosphère des relâches possibles de radio-isotopes à partir d'un site de dépôt ou d'une alvéole détermine l'importance relative de la géosphère dans le système global de gestion des déchets. Pour les solutions utilisant le stockage temporaire en surface, le site de dépôt ou l'alvéole est proche de la biosphère; dans ce cas, la géosphère ne contribue pas à l'isolement du site de dépôt par rapport à l'environnement. Les systèmes d'évacuation à long terme situés en profondeur dans la géosphère sont conçus pour être passifs. Dans ce cas, la géosphère est une partie intégrale et importante du système de gestion des déchets fortement radioactifs. Elle sert d'isolation entre le dépôt et l'environnement. Même si les conteneurs à déchets viennent à faire défaut, la faible vitesse d'écoulement de la nappe d'eau et les différents mécanismes géochimiques contribuent à immobiliser et retarder les radio-isotopes et aident à les maintenir à l'intérieur du système de confinement aménagé et du roc qui les entoure de près, de sorte que la désintégration radioactive se poursuit. Par conséquent, une des caractéristiques requises de la géosphère pour un système d'évacuation en profondeur est que la nappe d'eau au niveau du dépôt soit stagnante ou ne s'écoule que très lentement. La roche plutonique du Bouclier canadien possède cette caractéristique. Les dépôts de sel lités et les dépôts de schiste sont d'autres formations qui possèdent cette propriété. En Ontario, il y a considérablement plus de sites potentiels d'évacuation dans la roche plutonique que dans le sel lité ou le schiste.

La roche plutonique est très répandue dans le Bouclier canadien. Les caractéristiques de la roche plutonique ont été étudiées à l'Aire de recherches de Whiteshell (ARW) près de Lac du Bonnet au Manitoba. Les propriétés hydrauliques, thermiques, hydrogéochimiques et de rupture de la roche cristalline ont été étudiées en profondeur au Laboratoire de recherches souterrain de l'ARW. Les données hydrogéochimiques indiquent qu'au-dessous de 500 m au LRS, la nappe d'eau est très saline, réductrice et ancienne. La nappe d'eau peut être considérée comme étant à toutes fins utiles stagnante pour la période considérée pour une installation d'évacuation des déchets (1 000 000 d'années). La très faible perméabilité de la roche permet d'en arriver à cette conclusion.

D'après ce que nous connaissons des cycles de glaciations-déglaciations qui se sont produits au cours des dernières 900 000 années, il est pratiquement certain que la géosphère au-dessus d'un dépôt en profondeur sera recouverte de glace pendant une période importante au cours des 100 000 prochaines années. Les effets dus à la profondeur de la glace et à l'éloignement de la biosphère sont des facteurs importants qui doivent être pris en compte dans l'évaluation de sûreté. La présence de la couverture de glace devrait atténuer les effets possibles d'un dépôt sur la biosphère.

Biographie de l’auteur

Jon F. Sykes

M. Jon Sykes est professeur au département de génie civil de l’Université de Waterloo. Il est membre de la faculté de l’université depuis 28 ans, pendant lesquels il a occupé les postes de président aux études supérieures, président associé aux études de premier cycle et directeur de département. Il enseigne au premier cycle et aux cycles supérieurs en modélisation environnementale, conception de sites d’enfouissement, traitement des eaux usées et gestion environnementale.

Ses intérêts de recherche portent sur la simulation de l’écoulement souterrain et le transport de contaminants en milieux naturel et ouvragé. Ses projets de recherche actuels incluent l’étude détaillée de sites contaminés par des substances cancérogènes, l’étude de concepts d’enfouissement de déchets nucléaires, l’intégration de modèles d’eaux souterraines et de surface et la modélisation de technologies de décontamination des eaux souterraines.

M. Sykes a acquis une connaissance approfondie du programme canadien de gestion des déchets radioactifs de haute activité dans le cadre de ses mandats antérieurs chez Intera Technologies et Ontario Hydro, et de son travail actuel à Ontario Power Generation.

Il a servi de témoin expert dans de nombreuses causes liées aux eaux souterraines contaminées : il a notamment été engagé par les plaignants au procès Woburn Massachusetts Toxic Waste (la cause est décrite dans le livre et le film titrés Civil Action) et par les accusés du procès Toms River New Jersey Cancer Cluster.

Don Hart et Don Lush, Stantec Consulting

Le but du présent document est d'identifier les éléments constituants du combustible CANDU irradié qui doivent être considérés lors des évaluations environnementales concernant la "sûreté" par rapport à la toxicité chimique dans l'entreposage de longue durée ou l'évacuation définitive du combustible irradié. Il convient de prendre note que des évaluations antérieures ont fait la démonstration de la sûreté des concepts d'entreposage/évacuation du point de vue de la toxicité et qu'il est probable que des démonstrations analogues peuvent être faites concernant la toxicité chimique. Ce document ne se veut pas une évaluation de sûreté. Cependant, il peut être utile d'élaborer un schème de raisonnement qui pourra être utilisé pour axer de telles évaluations sur les éléments qui constituent les problèmes les plus sérieux. Le schème de raisonnement présenté ici est basé sur des hypothèses très prudentes, telles que la relâche rapide de produits chimiques du combustible et un transfert sans retard vers la biosphère. La courte liste qui s'ensuit de produits chimiques pouvant représenter un risque environnemental constitue un point de départ, en ce que le fardeau de la preuve appartient au promoteur, qui doit faire la démonstration que les conditions dans une installation de gestion à long terme et dans l'environnement externe seront telles que ces produits chimiques ne représenteront pas un risque inacceptable pour l'environnement.

Biographies des auteurs

Donald R. Hart, Ph.D., Stantec Consulting

Don Hart est biologiste environnemental à la société Stantec Consulting Ltd. Son expertise inclut l’écotoxicologie, la radioécologie, l’évaluation du risque et l’analyse des voies de contamination.

Il a mené des recherches postdoctorales aux laboratoires de recherche nucléaire de Whiteshell et des recherches en toxicologie génétique à l’Université d’Ottawa. Il a commencé sa carrière d’expert-conseil en 1983.

Au cours des 20 dernières années, il a participé à une grande variété d’évaluations environnementales portant sur des contaminants tant chimiques que radioactifs. Ces études ont touché à tous les aspects du cycle du combustible nucléaire, de l’extraction et de la transformation de l’uranium, la fabrication du combustible et la production d’énergie, jusqu’à l’évacuation des déchets radioactifs.

Donald Lush, Ph.D., Stantec Consulting

M. Lush a obtenu son diplôme de doctorat en biologie à l’Université de Waterloo en 1973. Après ses études, il a entrepris sa carrière d’expert-conseil environnemental à Beak International et a continué à travailler dans le secteur privé depuis. Il est actuellement expert-conseil principal à Stantec.

Au cours de sa carrière, il a travaillé pour tous les secteurs industriels importants et s’est attaqué à un large éventail de problématiques environnementales. Lors de la dernière décennie, il a consacré la majeure partie de ses efforts à collaborer avec l’industrie nucléaire pour résoudre des problèmes environnementaux associés au rejet de radionucléides et à l’étude des différentes voies de contamination par lesquelles ces substances migrent vers l’environnement.

Il a travaillé à titre d’expert-conseil dans tous les secteurs du cycle nucléaire au Canada :

• Dans le secteur minier, il a réalisé de nombreuses évaluations environnementales pour de nouvelles mines, des mises à jour pour des mines existantes et des évaluations dans le cadre du déclassement de mines d’uranium;
• Il a collaboré avec des affineurs canadiens d’uranium à résoudre un certain nombre de problèmes environnementaux, variant de l’évaluation de nouvelles installations d’affinage à la résolution de problèmes d’exploitation;
• En ce qui a trait au domaine de la production d’énergie, il a aidé des exploitants de réacteurs à résoudre plusieurs problèmes environnementaux associés à l’exploitation de centrales nucléaires;
• Dans le domaine des déchets nucléaires, il a agi à titre d’expert-conseil pour le compte d’Environnement Canada, EACL, OPG, RNCan et la CCSN, ainsi que pour l’AEN et l’AIEA.

M. Lush travaille actuellement comme conseiller spécial pour l’AIEA dans le but de résoudre des problèmes reliés à l’application internationale de méthodologies d’évaluation de la sûreté à la gestion à long terme des déchets nucléaires.

Dans la sphère de la formation, M. Lush a travaillé au Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG) pour former plusieurs étudiants récipiendaires d’une bourse postdoctorale industrielle, a participé à plusieurs comités d’attribution de bourses du CRSNG, a présidé des comités du programme de professeurs-chercheurs industriels du CRSNG et a participé à des comités de doctorat. Il est actuellement membre du comité des partenariats industriels du CRSNG. Il donne aussi des conférences dans plusieurs universités canadiennes et à la US National Academy of Sciences sur l’avenir de la technologie et son rôle dans la société.

Gordon A. McBean, Ph.D., FRSC

Il existe maintenant des preuves convaincantes que le climat change et qu'il va changer à une vitesse croissante au cours du prochain siècle. Il faudra plusieurs siècles avant que le climat se stabilise. Les changements climatiques entraîneront des événements météorologiques plus intenses et des changements dans le niveau de la nappe phréatique, des lacs et de la mer. Ces événements météorologiques modifieront les risques reliés aux installations d'entreposage, d'évacuation et de transport du combustible nucléaire irradié. Au cours des centaines d'années qui viennent, le climat pourrait se stabiliser mais, d'ici là, il risque d'y avoir des changements rapides ou des discontinuités. Ces risques seront plus probables si les émissions de gaz à effets de serre se poursuivent et modifient profondément le système climatique par rapport à celui des derniers millénaires. Des études de modélisation indiquent que le début de la prochaine ère de glace sera retardée au-delà des prochains 10 000 ans, mais qu'elle arrivera inéluctablement, accompagnée d'impacts importants sur toute installation en surface et de risques pour un dépôt géologique en profondeur.

Les changements climatiques sont une réalité et ils sont accompagnés de risques dont il faut tenir compte dans la gestion à long terme du combustible nucléaire irradié. Les fondements scientifiques des analyses de risques sont disponibles et, avec une méthode de gestion adaptive, les nouvelles connaissances peuvent être introduites dans le processus à mesure que les décennies s'écoulent. Les impacts plus généraux des changements climatiques sur la société augmenteront les risques pour la gouvernance stable des systèmes requis pour la maintenance des installations.

Biographie de l’auteur

Gordon A. McBean

Professeur et titulaire d’une chaire de recherche de l’Institute for Catastrophic Loss Reduction et des départements de géographie et de sciences politiques de l’Université Western Ontario.

Gordon McBean a obtenu un baccalauréat ès sciences en physique et un doctorat en océanographie à l’Université de Colombie-Britannique, ainsi qu’une maîtrise en météorologie à l’Université McGill. Il a été chercheur pour Environnement Canada de 1970 à 1988, période à laquelle il a été nommé professeur et titulaire de la chaire du programme de sciences atmosphériques à l’Université de Colombie-Britannique. En 1992, il a été nommé directeur du Département d’océanographie. De 1994 à 2000, il a occupé les fonctions de sous-ministre adjoint responsable du Service météorologique d’Environnement Canada. Il a été nommé à son poste actuel en juillet 2000.

Les intérêts de recherche de M. McBean sont les sciences atmosphériques et climatiques, allant des sciences naturelles s’appliquant aux phénomènes, jusqu’aux politiques gouvernementales et à la réponse de la population à ces politiques. De 1988 à 1994, il a présidé le Comité scientifique international du Programme de recherche climatique (WCRP) de l’ONU. Il est l’auteur principal des premier et deuxième Rapports d’évaluation du GIECC. À titre de SMA pour le Service météorologique, il était responsable des sciences climatiques au gouvernement fédéral et membre de la délégation canadienne aux rencontres internationales, dont le sommet de Kyoto.

Il mène actuellement des recherches sur les changements climatiques et les systèmes météorologiques, ainsi que sur l’interface science-politique, en sa qualité de directeur du Thème Intégration du réseau ArcticNet, un nouveau programme de recherche sur les changements climatiques et leurs impacts sur l’Arctique canadien côtier. Un domaine particulièrement intéressant est celui des changements observés dans les événements météorologiques extrêmes qui surviennent parallèlement aux changements climatiques, et à leur influence sur les systèmes publics et les stratégies d’adaptation.

En plus de ses activités à l’Université de Western Ontario, M. McBean collabore à d’autres projets au pays et à l’étranger. Il est président du conseil d’administration de la Fondation canadienne pour les sciences du climat et de l'atmosphère, auteur principal du chapitre sur le système climatique de l’Évaluation de l'impact du changement climatique dans l'Arctique et membre du Comité consultatif sur l’environnement du Conseil international pour la science. Il a mérité la médaille Patterson pour ses services distingués en météorologie (Canada) et a été élu membre de la Société royale du Canada, de la Société canadienne de météorologie et d’océanographie et de l’American Meteorological Society.

D. Roy Cullimore, Ph.D. R.M., Droycon Bioconcepts Inc.

Cette étude examine le besoin de reconnaître et d’inclure les facteurs reliés à la biosphère souterraine dans l’élaboration et la mise en œuvre de tout concept de stockage ou d’enfouissement du combustible nucléaire irradié.

Après le chapitre d’introduction, le chapitre 2 dresse un survol de la microbiologie, en particulier en ce qui a trait à l’environnement et aux considérations écologiques. Le chapitre 3 examine les principales questions d’ordre microbiologique dans le cadre du stockage et de l’enfouissement du combustible nucléaire irradié. L’influence des phénomènes naturels sur les aspects microbiologiques du confinement est traitée au chapitre 4, et le chapitre 5 résume les possibles types de migration à médiation microbienne des radionucléides à travers les systèmes de confinement.

Voici les principales conclusions de cette étude :

• Les populations microbiennes (en particulier les archéobactéries) se retrouvent à tous les niveaux de la biosphère, même à plusieurs kilomètres de profondeur.
• Ces communautés existent partout où elles peuvent exploiter un gradient énergétique (gradient pH, gradient redox) nourri par les rayonnements, la température, etc.
• L’introduction d’une installation de stockage de combustible irradié en profondeur dans la géosphère produira des gradients locaux qui agiront comme sources d’énergie pour les archéobactéries et les bactéries capables d’exploiter ces gradients.
• Cette exploitation pourrait avoir une incidence sur le taux de solubilité des radionucléides confinés dans l’installation, la forme chimique des radionucléides solubilisés et, en conséquence, sur la mobilité potentielle à travers la géosphère.
• Cela pourrait ultimement avoir un effet sur le flux de ces radionucléides vers la biosphère de surface et avoir une incidence néfaste sur les humains et les écosystèmes dont notre espèce dépend.

Biographie de l’auteur

D. Roy Cullimore, Ph.D. R.M., Droycon Bioconcepts Inc.

M. Roy Cullimore a obtenu un doctorat et a enseigné à l’Université de Regina pendant 33 années.

Inventeur, auteur d’une série de livres sur les puits artésiens durables et spécialiste praticien de l’écologie microbienne, il a réalisé des expérimentations sous-marines sur le R.M.S. Titanic en 1996, 98 et en 2003.

M. Roy est actuellement président d’une société biotechnologique établie à Regina.