La patruzeci de ani după ce explozia rectorului numărul patru de la Cernobîl a generat reziduuri radioactive care s-au răspândit în cea mai mare parte a lumii, unele fragmente microscopice de la locul dezastrului păstrează încă structura cristalină a combustibilului nuclear original, notează Interesting Engineering.
Un studiu efectuat asupra unor particule provenind din Ucraina a relevat faptul că materialul a rămas mai stabil din punct de vedere chimic decât anticipaseră cercetătorii.
Oamenii de știință de la Universitatea Leibniz din Hanovra și de la Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) au analizat mostrele folosind tehnica difracției de raze X cu radiație sincrotron. Studiul s-a desfășurat la Grenoble, în Franța.
Rezultatele lor încearcă să explice modul în care aceste particule rețin substanțele radioactive. Totuși, eșantionul restrâns nu permite generalizarea concluziilor pentru întreaga regiune contaminată, remarcă publicația citată.
Resturi microscopice ale dezastrului
"Particulele fierbinți" descrise în studiu măsoară între 8 și 50 de micrometri. În ciuda dimensiunilor reduse, acestea rămân puternic radioactive la patru decenii de la accidentul din 1986.
Cercetătorii au identificat trei categorii principale. Unele particule rămân similare, din punct de vedere chimic și fizic, cu dioxidul de uraniu, care reprezintă combustibilul nuclear al fostei centrale nuclear-electrice.
Altele sunt parțial sau complet încapsulate în zirconiu ori au fuzionat cu metalul care înconjura inițial combustibilul. Aceste particule compozite s-au format atunci când temperaturile extreme din reactor au topit combustibilul, sudându-l de stratul protector de zirconiu.
O a treia categorie a rezultat în urma arderii moderatorului de grafit al reactorului. În mod normal, grafitul din reactor încetinește neutronii, pentru a susține reacția în lanț ce determină fisiunea nucleară și eliberarea de energie. În timpul dezastrului din 1986, grafitul din reactor a ars timp de zece zile.
Combustibilul s-a oxidat, transformându-se în compuși ai uraniului, inclusiv octoxid de triuraniu. Acest material, instabil din punct de vedere mecanic, generează cu ușurință particule microscopice care pot fi purtate de vânt, amplificând riscul de contaminare prin inhalare.
Analiza cu raze X a dezvăluit structuri persistente ale combustibilului
Pentru a înțelege de ce aceste fragmente se degradează în ritmuri diferite, a fost necesară examinarea structurilor lor interne.
Cercetătorii din Hanovra au izolat particulele din probele de sol ucrainean și le-au fixat pe electrozi de tungsten. Probele radioactive au fost securizate cu mai multe straturi de protecție în vederea transportului la laboratorul din Grenoble.
La stația experimentală Rossendorf Beamline, cristalograful HZDR, dr. Christoph Hennig, împreună cu colegii săi, au rotit particulele în interiorul unui fascicul concentrat de raze X.
"În cele din urmă, am rotit complet particulele într-un fascicul de raze X focalizat la o dimensiune de 100 de micrometri, adică aproximativ grosimea unui fir de păr uman. Am analizat fiecare particulă din 2.000 de unghiuri diferite pentru a surprinde integral toate reflexiile", a explicat acest cercetător.
Măsurătorile au identificat diverse faze de oxidare în cadrul probelor. Un aspect esențial este că structura cristalină a combustibilului nuclear a rămas, în mare parte, intactă în particulele examinate.
Această stabilitate contribuie la reținerea produșilor de fisiune în interiorul fragmentelor, limitând astfel, potențial, eliberarea acestora în solul și apa din împrejurimi.
De asemenea, analiza fazelor le-a permis cercetătorilor să estimeze viteza cu care particulele din eșantion eliberează substanțe radioactive.
Mostre prea puține pentru a trage o concluzie asupra riscurilor la nivel regional
Rezultatele sunt afectate de o limitare semnificativă: cercetătorii au examinat doar șase particule colectate din două locații.
"Fiecare particulă are o structură diferită, iar experimentul nostru a vizat doar șase astfel de particule colectate din două locații distincte", a subliniat Tobias Weissenborn, fizician și doctorand la Universitatea Leibniz din Hanovra.
Pentru a identifica tipare mai generale, este necesară analizarea unui număr mult mai mare de particule provenite din locații suplimentare. Chiar și în acest caz, valorile medii nu pot surprinde comportamentul fiecărui fragment și nici nu pot stabili riscurile generale pentru sănătate la nivelul întregii regiuni.
Unele particule mai persistente pot reține radionuclizii pentru o perioadă mai lungă și îi pot elibera ulterior, complicând astfel evaluarea contaminării în timp.
Prin urmare, rezultatele nu oferă o bază pentru ridicarea restricțiilor în Zona de Excludere de la Cernobîl, conchide publicația citată.