Construction optimale de réseaux fixes et mobiles pour la surveillance opérationnelle des rejets accidentels atmosphériques. (Static and mobile networks design for atmospheric accidental releases monitoring)

Mon travail de these se situe dans le contexte general de l'optimisation de reseaux de mesure de pollution atmospherique, mais plus specifiquement centre sur la surveillance des rejets accidentels de radionucleides dans l'air. Le probleme d'optimisation de reseaux de mesure de la qualite de l'air a ete aborde dans la litterature. En revanche, il n'a pas ete traite dans le contexte de la surveillance des rejets accidentels atmospheriques. Au cours de cette these nous nous sommes interesses dans un premier temps a l'optimisation du futur reseau de telesurveillance des aerosols radioactifs dans l'air, le reseau DESCARTES. Ce reseau sera mis en œuvre par l'Institut de Radioprotection et de Surete Nucleaire (IRSN), afin de renforcer son dispositif de surveillance de radionucleides en France metropolitaine. Plus precisement, l'objectif assigne a ce reseau est de pouvoir mesurer des rejets atmospheriques de radionucleides, provenant de l'ensemble des installations nucleaires francaises ou etrangeres. Notre principal role etait donc de formuler des recommandations vis-a-vis aux besoins exprimes par l'IRSN, concernant la construction optimale du futur reseau. A cette fin, l'approche que nous avons consideree pour optimiser le reseau (le futur reseau), vise a maximiser sa capacite a extrapoler les concentrations d'activite mesurees sur les stations du reseau sur tout le domaine d'interet. Cette capacite est evaluee quantitativement a travers une fonction de cout, qui mesure les ecarts entre les champs de concentrations extrapoles et ceux de references. Ces derniers representent des scenarios de dispersion accidentels provenant des 20 centrales nucleaires francaises et, calcules sur une annee de meteorologie. Nos resultats soulignent notamment l'importance du choix de la fonction cout dans la conception optimale du futur reseau de surveillance. Autrement dit, la configuration spatiale du reseau optimal s'avere extremement sensible a la forme de la fonction cout utilisee. La deuxieme partie de mon travail s'interesse essentiellement au probleme du ciblage d'observations en cas d'un rejet accidentel de radionucleides, provenant d'une centrale nucleaire. En effet, en situation d'urgence, une prevision tres precise en temps reel de la dispersion du panache radioactif est vivement exigee par les decideurs afin d'entreprendre des contre-mesures plus appropriees. Cependant, la precision de la prevision du panache est tres dependante de l'estimation du terme source de l'accident. A cet egard, les techniques d'assimilation de donnees et de modelisation inverse peuvent etre appliquees. Toutefois, le nuage radioactif peut etre localement tres mince et pourrait s'echapper a une partie importante du reseau local, installe autour de la centrale nucleaire. Ainsi, un deploiement de stations de mesure mobiles en suivant l'evolution du nuage pourrait contribuer a ameliorer l'estimation du terme source. A cet effet, nous avons explore la possibilite d'ameliorer la qualite de la prevision numerique du panache radioactif, en couplant une strategie de deploiement optimal de stations mobiles avec un schema d'assimilation de donnees pour la reconstruction sequentielle du panache radioactif. Nos resultats montrent que le gain d'information apporte par les observations ciblees est nettement mieux que l'information apportee par les observations fixes.