Четири десетилетия след бедствието в Чернобил, микроскопични радиоактивни частици продължават да се задържат в почвата, носейки със себе си опасно наследство. Използвайки мощни рентгенови лъчи, учени установиха, че някои от тези частици са останали изненадващо стабилни, капсулирайки радиоактивните вещества вътре в себе си, вместо да ги освобождават в околната среда.
Четири десетилетия след ядрената катастрофа в Чернобил, микроскопични радиоактивни частици остават разпръснати из цялата околна почва. Експлозиите, които унищожиха реактора, освободиха огромни количества отломки, оставяйки след себе си замърсяване, което продължава да представлява сериозен риск за здравето. Дори след 40 години частици с размер от едва 8 до 50 микрометра остават силно радиоактивни, а навлизането в засегнатите зони все още изисква защитно облекло, съобщават от научното издание ScienceDaily.
Учените вече са разгледали отблизо тези микроскопични остатъци и са направили изненадващо разкритие: някои от тях са запазили голяма част от първоначалната си вътрешна структура, въпреки десетилетията на излагане на атмосферните влияния.
„Има три класа от тези частици“, обяснява Тобиас Вайсенборн, физик и докторант в университета „Лайбниц“ в Хановер.
„Първо, има частици, които химически и физически все още са много близки до ядреното гориво уранов диоксид. След това има частици, които са частично или напълно обвити в своя циркониев слой или напълно слети с него“, казва Вайсенборн.
Втората категория е възникнала по време на екстремните температури, достигнати вътре в реактора. Когато ядреното гориво се е разтопило, то се е комбинирало с цирконий – изключително устойчив метал, използван в защитния външен слой на горивото.
„Третият тип частици е създаден, когато графитният модератор се е запалил“, добавя Вайсенборн.
При нормални работни условия графитният модератор забавя бързите неутрони, спомагайки за поддържането на ядрената верижна реакция. По време на катастрофата обаче графитът се запалва и продължава да гори в продължение на десет дни.
„В този процес горивото се е окислило до различни уранови оксиди“ — като U3O8.
За разлика от по-стабилните материали, този уранов оксид е механично крехък и лесно може да се разпадне на микроскопични фрагменти. Вятърът след това може да пренесе тези радиоактивни частици през околната среда, където вдишването им представлява сериозна опасност за здравето.
Учени изследват радиоактивния прах от Чернобил с невиждана досега детайлност
Въпреки десетилетията изследвания, учените все още не разбират напълно защо радиоактивните частици от Чернобил се разпадат с различна скорост. Тъй като тези материали се променят под въздействието на атмосферните условия, те могат да образуват няколко форми на уранов оксид, което прави дългосрочното им поведение трудно за прогнозиране.
Изследването на тези промени изисква изключително прецизно оборудване, включително синхротронна рентгенова дифракция – техника, която разкрива подредбата на атомите вътре в кристалните материали.
Д-р Кристоф Хениг, кристалограф от Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), вече е завършил първия успешен структурен анализ на радиоактивни фрагменти от този тип на лъчевата линия „Росендорф“ в Гренобъл.
Работейки заедно с Вайсенборн, Хениг е анализирал шест частици, извлечени от района на Чернобил. Чрез идентифициране на различните кристални фази в тях, изследователите са получили информация, която би могла да помогне за определянето на това колко бързо радиоактивните вещества изтичат в заобикалящата ги среда.
„Колегите от Хановер и аз използвахме различни методи за изолиране на частиците от украински почвени проби и за закрепването им към волфрамови електроди“, обяснява Вайсенборн.
Тъй като пробите са били силно радиоактивни, те е трябвало да бъдат капсулирани в няколко защитни слоя, преди да бъдат транспортирани до Гренобъл. Там изследователският екип на Хениг е използвал рентгенова дифракция, за да изследва вътрешните им структури чрез измерване на начина, по който рентгеновите лъчи се разсейват при преминаването им през материала.
„Първо трябваше да разберем как изобщо да изследваме структурата на частиците“, обяснява Кристоф Хениг.
„В крайна сметка завъртяхме напълно частиците в рентгенов лъч, фокусиран до 100 микрометра – колкото дебелината на човешки косъм. Измерихме всяка частица от 2000 различни ъгъла, за да уловим безпроблемно всички отражения“, обяснява Кристоф Хениг.
Измерванията са позволили на учените да разграничат различните ураново-оксидни фази в радиоактивните фрагменти, разкривайки детайли, които досега са били недостъпни.
Изненадващо разкритие за 40-годишния ядрен прах
Резултатите са разкрили нещо неочаквано. Въпреки прекарването на четири десетилетия в околната среда, ядреното гориво вътре в шестте изследвани частици е запазило голяма част от първоначалната си кристална структура.
Това подсказва, че поне част от радиоактивните отломки, произведени от бедствието в Чернобил, са химически по-стабилни, отколкото изследователите са смятали досега.
Тази стабилност може да има важни последици за околната среда. Вместо бързо да освобождават радиоактивни вещества, частиците изглежда са способни да задържат продуктите на делене вътре в своите структури. Ако това поведение се среща по-широко, то би могло да помогне за ограничаване на разпространението на радиоактивни замърсители в близките почви и води.
Изследователите обаче подчертават, че техните констатации не трябва да се тълкуват като доказателство, че радиоактивното замърсяване в Чернобил става безопасно.
„Всяка отделна частица има различна структура“, предупреждава Вайсенборн и допълва: „а нашият експеримент изследва само шест такива частици от две различни места“.
Относително малката извадка означава, че констатациите все още не могат да установят как се държат радиоактивните частици в целия засегнат регион. За да разберат тяхната стабилност по-цялостно, учените ще трябва да изследват много допълнителни частици, събрани от много по-широк спектър от локации.
Защо ядреното наследство на Чернобил остава непредвидимо
Дори при наличието на значително повече данни, прогнозирането на дългосрочните опасности от радиоактивните отломки в Чернобил би останало предизвикателство. Отделните частици могат да се различават по състав, структура и устойчивост на атмосферни влияния, което потенциално влияе върху момента, в който те ще освободят радиоактивни материали.
„И дори ако в даден момент получим някакви средни стойности, все още няма да можем да правим универсални заключения за рисковете за здравето в региона“, предупреждава Вайсенборн.
„Защото дори ако частиците се разпадат по до голяма степен Draw pattern [униформен модел], винаги ще има изключения – по-устойчиви частици, които ще освободят радионуклиди в по-късен момент“, казва Вайсенборн.
Тези устойчиви частици биха могли да продължат да освобождават радиоактивни вещества дълго след като другите остатъци са се разпаднали, което усложнява усилията за оценка на бъдещото замърсяване и рисковете за здравето.
Поради тази причина новите констатации не дават основание да се смята, че ограниченията в Чернобилската забранена зона могат да бъдат премахнати в скоро време.
Изследванията на трайните последици от бедствието продължават. Вайсенборн и Хениг вече провеждат допълнителни експерименти, фокусирани върху силно радиоактивни трансуранови фази, открити в останалите отломки. Тяхната работа би могла да даде по-ясна представа за това как ядрените материали от Чернобил се променят с течение на времето и колко дълго могат да продължат ефектите им върху околната среда./Вести БГ
