Tracing the environmental consequences of the TOhoku earthquake-triggered tsunami and the FUkushima accident – TOFU
Traçage de la dispersion de la contamination radioactive au Japon suite à l’accident de Fukushima
Suite à l’accident de Fukushima, des radionucléides émetteurs gamma (du césium-134 et du césium-137 notamment) ont été relâchés dans l’atmosphère. Ces radioisotopes ont la particularité de s’adsorber rapidement aux particules de sol et aux sédiments. TOFU propose d’utiliser cette propriété pour étudier le transfert des particules contaminées dans les principales rivières drainant la région contaminée de la Préfecture de Fukushima.
Cette étude permettra de mesurer et de comprendre la contamination des sols et des sédiments par les radioisotopes et leur transfert dans les rivières juste après la catastrophe.
Ce projet vise à étudier la distribution spatiale des radionucléides émis par l’accident de Fukushima dans les sols de bassins versants montagneux et boisés où l’équipe de recherche sur l’érosion et l’hydrologie forestière du Professeur Onda (Université de Tsukuba) surveille le transfert des radionucléides depuis l’accident au sein de plusieurs parcelles et de bassins emboîtés. En plus de ce suivi, une approche de traçage des sédiments est menée afin de suivre le transfert des sédiments contaminés le long des rivières drainant la partie accessible du panache de contamination dans la Préfecture de Fukushima. Cette étude se basera principalement sur la mesure de l’activité des radionucléides émetteurs gamma. Les analyses d’échantillons en laboratoire seront associées à des mesures directes sur le terrain à l’aide de détecteurs portables disponibles à l’Université de Tsukuba.<br /><br />Cette étude permettra de mesurer et de comprendre la contamination des sols et des sédiments par les radioisotopes et leur transfert dans les rivières juste après la catastrophe. Cette étude pionnière est primordiale et constitue un préalable scientifique à la proposition des mesures de gestion des bassins versants afin de limiter autant que possible la propagation de la pollution et le potentiel de contamination durable de la chaîne alimentaire.<br />
En plus du suivi de l’évolution de la contamination sur des parcelles représentatives des différents usages du sol dans la région de Fukushima, le projet consiste à étudier la dispersion de la contamination dans l’environnement par le biais de l’érosion des sols et des rivières. À cette fin, plusieurs campagnes d’échantillonnage de sédiments de rivière sont organisées, après l’occurrence d’événements hydrologiques majeurs (fonte des neiges, typhons). Le type de radioisotopes présents dans les sédiments et leur activité est déterminée par des analyses de spectrométrie gamma. Ces résultats sont ensuite cartographiés pour comprendre les transferts et étudier la dispersion des contaminants dans l’environnement, afin de définir comment lutter contre leur propagation.
Une première campagne d’échantillonnage d’envergure (plus de 100 échantillons de sédiments prélevés) a été menée en novembre 2011 tout au long des rivières drainant le panache contaminé de la Préfecture de Fukushima (drainant une surface d’environ 5000 km²). Les analyses, qui sont toujours en cours, devraient nous permettre de cartographier la propagation de la contamination par le biais des rivières de la Préfecture, huit mois après l’accident.
Dès qu’ils retombent sur les sols, les radionucléides émis par la centrale de Fukushima s’adsorbent fortement aux particules de sol. La végétation peut être contaminée par le transfert sol-plante et les dépôts atmosphériques. Ces processus peuvent conduire à la contamination de la chaîne alimentaire. Les autorités japonaises ont annoncé que plusieurs denrées alimentaires (lait, viande, thé, épinards…) dépassaient déjà les concentrations maximales autorisées en plusieurs radionucléides.
Cette étude vise à mesurer et à comprendre le transfert des radioisotopes suite à l’érosion des sols et des sédiments dans les bassins versants, peu après la catastrophe. Cette étude pionnière est cruciale car elle constitue un préalable scientifique à la proposition de mesures de gestion des terrains contaminés, afin de limiter la propagation de la pollution et d’éviter la contamination à long terme de la chaîne alimentaire.
Des résumés de communication ont été soumis à des conférences internationales (et deux résumés ont déjà été acceptés, pour des présentations orales). Une première publication scientifique présentant les résultats de la première campagne d’échantillonnage est en cours de rédaction.
The powerful Tohoku earthquake that occurred on 11 March 2011 triggered a violent tsunami that destroyed 600 km of coastline in Eastern Japan and damaged the cooling system of several reactors of the Fukushima Daiichi nuclear power plant. Gamma-emitting radionuclides (i.e., mainly iodine-131, caesium-134 and caesium-137) bubbled off the nuclear fuel and were released into the atmosphere. Those radioisotopes have the faculty to sorb rapidly onto soil particles or sediment. TOFU proposes to use this property to study the transfer of contaminated particles in gauged catchments located in the Fukushima Prefecture region. This project aims at investigating the spatial distribution of radionuclides in soils of forested mountainous catchments where the research team on erosion and forest hydrology led by Professor Onda (Tsukuba University) has been monitoring the radionuclide transfer within several plot and nested catchments (up to 1 km2) since the accident. Those sites are already equipped with monitoring stations (e.g., rainfall, discharge, sediment concentration). In addition to this follow-up, a sediment fingerprinting approach will be conducted in order to trace the transfer of contaminated sediment along the Kuchibuto River (draining a catchment of ~ 500 km2). This approach will be mainly based on activity measurements of gamma-emitting radionuclides. Laboratory sample analyses will be associated with direct field measurement using portable detectors that are already available at Tsukuba University. The project will also aim at defining the spatial extent of the areas where sediment was carried by the tsunami in two coastal catchments of this region (~ 50 km2). To this end, we will combine the analysis of satellite images acquired before, during and after the catastrophe, the use of portable detectors and the analysis of sediment cores collected in the coastal plain. Particles exposed at the soil surface due to tsunami-induced transport and erosion must indeed have been contaminated by Fukushima radionuclide fallout.This project addresses several topics mentioned in the call for project (i.e., environmental consequences of the tsunami and the Fukushima accident) and that need an “urgent field check”. It will benefit from the strong and complementary expertise of both partners in catchment monitoring and modeling, sediment fingerprinting and remote sensing interpretation. The LSCE team will also specifically bring its expertise gained from the study of soil contamination generated by the 1986 Chernobyl accident in a large catchment of Western Russia (2000 km2). This study aims to measure and understand soil and sediment contamination by radioisotopes, and their transfer within rivers shortly after the catastrophe. This pioneer investigation is crucial and constitutes a scientific prerequisite for the proposal of catchment management measures in order to control and limit pollution propagation and the potential long-lasting contamination of the food chain.
Project coordination
Olivier Evrard (COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES - CENTRE D'ETUDES NUCLEAIRES SACLAY) – olivier.evrard@lsce.ipsl.fr
The author of this summary is the project coordinator, who is responsible for the content of this summary. The ANR declines any responsibility as for its contents.
Partner
LSCE COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES - CENTRE D'ETUDES NUCLEAIRES SACLAY
Help of the ANR 105,642 euros
Beginning and duration of the scientific project:
September 2011
- 18 Months
