​En mars 2011, la centrale de Fukushima a libéré d'importantes quantités de radionucléides qui se sont déposés notamment sur les sols, au nord-est du Japon. Le plus abondant d'entre eux est le césium radioactif ou radio-césium (isotopes 134 et 137) mais des techniques ultra-sensibles de détection permettent aussi de mesurer des ultra-traces de plutonium. Comme le plutonium a une période radioactive bien plus longue que le césium, il autorise une étude à plus long terme du marquage environnemental.

Une première étude en 2014 avait établi que les concentrations de plutonium dans les sols ou les sédiments de rivières de la région de Fukushima atteignent quelques dizaines de femtogrammes ou fg (10^-15 gramme) par gramme d'échantillon.

Des travaux plus récents montrent que la distribution spatiale des dépôts de plutonium dans les sols de Fukushima est globalement similaire à celle du radio-césium. Les concentrations de plutonium ont diminué de moitié dans les sédiments de rivière entre 2011 et 2014, les valeurs maximales passant de 95 fg/g à 45 fg/g. Une baisse similaire est observée pour la contamination en radio-césium. Cette évolution s'explique par l'érosion, l'export sédimentaire imputable aux typhons, les glissements de terrain et bien sûr, les travaux de décontamination menés dans certaines zones de la région. Ces opérations consistent à décaper la couche superficielle de sols sur 5 cm, qui concentre 95 % à 99 % du radio-césium, et à l'entreposer sur des sites de stockage.

Une exception est relevée en aval de la première zone décontaminée, où une très forte baisse du radio-césium (90 %) est accompagnée d'une hausse de la teneur en plutonium. Cette observation met en évidence qu'à la différence du radio-césium, le plutonium pourrait être transporté par des microparticules mobilisées par des processus qu'il reste à préciser. Il faudra également identifier et caractériser ces microparticules, en particulier leur rémanence dans l'environnement.

Grâce à des instruments de pointe de la Direction des applications militaires du CEA, les chercheurs ont pu distinguer, pour chaque mesure de plutonium, la contribution des essais thermonucléaires atmosphériques des années 1960 et celle de l'accident de Fukushima, la deuxième restant inférieure à la première.

Cette étude a été conduite en collaboration avec la DAM et l'Université de Tsukuba (Japon) dans le cadre du projet Amorad (Amélioration des modèles de prévision de la dispersion et d'évaluation de l'impact des radionucléides au sein de l'environnement), soutenu par l'ANR.