Четиридесет години след аварията в атомната електроцентрала в Чернобил, радиоактивните частици, останали в околната среда, продължават да изненадват учените. Проучване показа, че вътрешната им кристална структура се е запазила по-дълго от очакваното. Това може да има значение за разбирането на поведението на радиоактивните материали в околната среда, съобщава ScienceDaily.
Какво се случва с радиацията в Чернобил?
Както отбелязва изданието, четири десетилетия след ядрената катастрофа, микроскопични радиоактивни частици все още са разпръснати в почвата на околните райони. Експлозиите, които разрушиха реактора, изхвърлиха огромно количество отломки, оставяйки след себе си замърсяване, което все още представлява сериозна заплаха за здравето: частици с размер между 8 и 50 микрометра остават силно радиоактивни и все още е необходимо защитно облекло за посещение на замърсени зони.
Сега учените са изследвали тези малки останки по-подробно и са открили изненадващ факт: някои от тях са запазили значителна част от оригиналната си вътрешна структура, въпреки десетилетията на излагане на околната среда. Резултатите от тяхното проучване са публикувани в Journal of Hazardous Materials.
„Има три класа от тези частици. Първо, има частици, които по отношение на своите химични и физични свойства все още са много подобни на ядреното гориво – уранов диоксид. След това има частици, които са частично или напълно покрити със слой цирконий или напълно слети с него“, обяснява Тобиас Вайсенборн, физик и докторант в университета Лайбниц в Хановер.
Втората категория, казва той, се е образувала при изключително високите температури вътре в реактора. Когато ядреното гориво се е стопило, то се е смесило с цирконий, изключително издръжлив метал, използван във външния защитен слой на горивните елементи.
„Третият тип частици се е образувал при запалването на графитния модератор“, добавя Вайсенборн.
При нормални работни условия графитният модератор забавя бързите неутрони, помагайки за поддържане на верижната ядрена реакция. По време на бедствието обаче графитът се е възпламенил и е продължил да гори в продължение на десет дни, което е довело до окисляване на горивото, образувайки различни уранови оксиди, по-специално U₃O₈, твърди ученият.
За разлика от по-стабилните материали, този уранов оксид е механично крехък и може лесно да се разпадне на микроскопични фрагменти. Вятърът може да разнесе тези радиоактивни частици в околната среда, а вдишването им представлява сериозен риск за здравето.
Въпреки десетилетията изследвания, учените все още не разбират напълно защо радиоактивните частици от Чернобил се разпадат с различна скорост. Изветрянето на тези материали може да доведе до различни форми на уранов оксид, което затруднява прогнозирането на дългосрочното им поведение.
Изучаването на тези промени изисква изключително прецизна апаратура, по-специално рентгенова дифракция, използваща синхротронно лъчение. Тази техника позволява да се определи разположението на атомите в кристалните материали, пише изданието.
Кристалографът д-р Кристоф Хенинг от Центъра „Хелмхолц“ Дрезден-Росендорф (HZDR) успешно извърши първия структурен анализ на радиоактивни фрагменти от този тип в експерименталната станция Росендорф в Гренобъл.
Работейки с Вайсенборн, Хенинг анализира шест частици, събрани в района на Чернобил. Чрез идентифициране на различните кристални фази в тях, изследователите получиха информация, която би могла да помогне за определяне на скоростта, с която радиоактивните вещества се отделят в околната среда.
„Моите колеги от Хановер и аз използвахме различни методи, за да отделим частици от украински почвени проби и да ги прикрепим към волфрамови електроди“, обяснява Вайсенборн.
Тъй като пробите са били силно радиоактивни, те са били поставени в няколко защитни обвивки, преди да бъдат транспортирани до Гренобъл. Изследователите са използвали рентгенова дифракция, за да изучат вътрешната структура на частиците, измервайки как рентгеновите лъчи се разсейват, докато преминават през материала.
„Първо, трябваше да разберем как да изучаваме структурата на частиците. В крайна сметка, завъртяхме частиците в рентгенов лъч, фокусиран до 100 микрометра - приблизително дебелината на човешки косъм. Измерихме всяка частица под 2000 различни ъгъла, за да записваме непрекъснато всички дифракционни отражения“, казва Хенинг.
Прочетете също: В Чернобил растат черни гъби, които се хранят с радиация: Учени откриха за какво може да се използват
Тези измервания позволиха на учените да разграничат различните фази на уранови оксиди в радиоактивните фрагменти и да разкрият детайли, които преди това бяха недостъпни за изучаване.
Резултатите бяха неочаквани. Въпреки че частиците са останали в околната среда в продължение на четири десетилетия, ядреното гориво във всичките шест изследвани проби е запазило значителна част от оригиналната си кристална структура.
Учените казват, че това предполага, че поне част от радиоактивните отломки от катастрофата в Чернобил са химически по-стабилни, отколкото изследователите са смятали преди.
Както се отбелязва в статията, тази стабилност може да има важни екологични последици. Вместо бързо да освобождават радиоактивни вещества, частиците изглежда са способни да задържат продуктите на ядреното делене в структурата си. Ако това поведение е характерно за значително по-голям брой частици, то би могло да помогне за ограничаване на разпространението на радиоактивни замърсители в околната почва и вода.
Изследователите обаче подчертават, че резултатите им не трябва да се тълкуват като доказателство, че радиоактивното замърсяване на Чернобил става безобидно.
„Всяка отделна частица обаче има своя собствена структура. А в нашия експеримент изследвахме само шест такива частици от две различни места“, предупреждава Вайсенборн.
Защо радиоактивното наследство на Чернобил е непредсказуемо? Дори със значително повече данни, прогнозирането на дългосрочните опасности, свързани с радиоактивните отломки от Чернобил, ще бъде трудно. Отделните частици могат да варират по състав, структура и устойчивост на влиянието на околната среда. Това потенциално влияе върху това кога ще отделят радиоактивни вещества, пишат авторите на изследването.
