Projet ANR-11-JAPN-0001 – TOFU : Traçage des conséquences environnementales du tsunami provoqué par le séisme de TOhoku et de l’accident de FUkushima
Programme : Great Tohoku Earthquake (FLASH JAPON)
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Monsieur Olivier EVRARD (COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES - CENTRE D'ETUDES NUCLEAIRES SACLAY)
Partenaires : Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement; Laboratoire public
Montant : 105642.0 euros
Date de début : 2011
Durée : 18 mois
Résumé : Traçage de la dispersion de la contamination radioactive au Japon suite à l’accident de FukushimaSuite 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.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.
Analyse spatiale de la propagation des sédiments contaminés par les rivières de FukushimaEn 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.
Résumé de la soumission : Le puissant séisme de Tohoku qui s’est produit le 11 mars 2011 a déclenché un violent tsunami qui a détruit 600 km de littoral à l’Est du Japon et endommagé le système de refroidissement de plusieurs réacteurs de la centrale nucléaire de Fukushima Daiichi. Des radionucléides émetteurs gamma (principalement de l’iode-131, du césium-134 et du césium-137) se sont échappés du combustible nucléaire et ont été relâchés dans l’atmosphère. Ces radioisotopes ont la particularité de s’adsorber rapidement aux particules de sol ou aux sédiments. TOFU propose d’utiliser cette propriété pour étudier le transfert des particules contaminées dans des bassins versants jaugés situés dans la région contaminée de la Préfecture de Fukushima. Ce projet vise à étudier la distribution spatiale de ces radionucléides 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 depuis l’accident le transfert des radionucléides au sein de plusieurs parcelles et de bassins emboîtés (jusqu’à 1 km2). Ces sites expérimentaux sont équipés de stations de mesure (ex. pluie, débits, concentration en sédiments). En plus de ce suivi, le transfert des sédiments contaminés le long de la rivière Kuchibuto (drainant un bassin versant de ~ 500 km2) par une approche de traçage. Elle 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 qui sont déjà disponibles à l’Université de Tsukuba. Ce projet vise également à déterminer l’étendue des zones où des sédiments ont été charriés par le tsunami dans deux bassins côtiers de la région (~ 50 km2). Pour ce faire, nous combinerons l’analyse d’images satellite acquises avant, pendant et après la catastrophe, l’utilisation de détecteurs portables et l’analyse de carottes de sédiments prélevées dans la plaine côtière. En effet, les particules de sol exposées à l’air ambiant à cause du charriage généré par le tsunami doivent avoir été contaminées par les retombées de radionucléides provenant de Fukushima. Ce projet aborde plusieurs des sujets mentionnés dans l’appel Flash Japon (concernant les conséquences environnementales du tsunami et de l’accident de Fukushima) et qui ont besoin d’une « surveillance urgente sur le terrain ». Il bénéficiera de l’expertise confirmée et complémentaire des deux partenaires pour le suivi et la modélisation des bassins versants, le traçage des sédiments et l’interprétation de données de télédétection. L’équipe du LSCE apportera en particulier son expertise sur la contamination des sols dans un grand bassin versant de l’ouest de la Russie (2000 km2) après l’accident de Tchernobyl, en 1986. 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.
Résultats : 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.
Perspectives : 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.
Publications et brevets : 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.