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TOFU

TOFU

Tracing the environmental consequences of the

TOhoku earthquake-triggered tsunami and the FUkushima accident

Introduction

 

TOFU project has officially started on October 1, 2011. It is funded in the framework of the J-RAPID call for projects organised by French ANR and JST.

TOFU is a collaboration between Professor Yuichi Onda's team at Tsukuba University (Japan) and Olivier Evrard's group at LSCE (France).

 

 

 

Le projet TOFU a officiellement commencé le 1er octobre 2011. Il est financé dans le cadre de l'appel à projets commun Flash Japon organisé par l'ANR et la JST.

TOFU est une collaboration entre l'équipe du Professeur Yuichi Onda à l'Université de Tsukuba (Japon) et le groupe d'Olivier Evrard au LSCE (France).

 

 

Why “TOFU”?

We chose “TOFU” as an acronym for our project because we wanted to use a Japanese word that is used in French language. There is, of course, a link with the project topic (TO stands for TOhoku where the earthquake occurred, and FU stands for FUkushima).

 

Pourquoi “TOFU”?

Nous avons choisi l'acronyme “TOFU” pour baptiser notre projet car nous voulions trouver un mot japonais qui est utilisé en langue française. Il a, bien entendu, un lien avec la thématique du projet (TO pour TOhoku où le tremblement de terre s'est produit et FU pour FUkushima).

 

 

 

 

 

 

 

 

Project outline / Aperçu du projet

 

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.

 

 

 

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.

 

Results on the dispersion of radioactive sediment in Fukushima coastal catchments / Résultats sur la dispersion des sédiments contaminés dans les bassins côtiers de Fukushima

Lepage et al. (2014).Depth distribution of radiocesium in Fukushima paddy fields and implications for ongoing decontamination works. SOIL Discussions.

Disponible en ligne / Available online

 

Evrard, Pointurier et al (2014). Novel insights into Fukushima nuclear accident from isotopic evidence of plutonium spread along coastal rivers. Environmental Science

& Technology, in press. Disponible en ligne /Available online

 

Evrard et al (2014). Renewed soil erosion and remobilisation of radioactive sediment in Fukushima coastal rivers after the 2013 typhoons. Scientific Reports 4, 4574.

Disponible en ligne /Available online

 

Evrard et al (2013). Evolution of radioactive dose rates in fresh sediment deposits along rivers draining Fukushima contamination plume. Scientific Reports 3, 3079.

Disponible en ligne /Available online

 

Chartin et al (2013). Tracking the early dispersion of contaminated sediment along rivers draining the Fukushima radioactive pollution plume. Anthropocene 1, 23-34.

Disponible en ligne / Available online

 

TOFU in the press / TOFU dans la presse

ABC Catalyst TV show "Radiation fallout" (7 August 2014). Disponible en ligne / Available online

 

Terra Eco (2/12/2013): Au Japon, l'eau charrie la radioactivité.

 

Le Monde (28/11/2013): A Fukushima, les typhons disséminent la radioactivité vers le Pacifique.

 

                                                                       

 

#92 - : 24/10/2014
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