Černobiljske čestice otkrivaju iznenađujuće stabilno nuklearno gorivo posle 40 godina

Četiri decenije nakon nuklearne katastrofe iz 1986. godine, istraživači sa Univerziteta Lajbnic u Hanoveru i iz Istraživačkog centra Helmholc u Dresdenu (HZDR) ispitali su šest sićušnih, visokoradioaktivnih fragmenata koji su oslobođeni iz uništenog reaktora u Ukrajini nakon incidenta.

Analize pokazuju da su ove „vrele čestice” mnogo stabilnije nego što se pretpostavljalo. Nalazi bi mogli omogućiti precizniju procenu zdravstvenih rizika od takvih radioaktivnih čestica.

Preporučujemo

Eksplozije su izbacile ogromne količine krhotina iz nuklearnog reaktora, a radioaktivne čestice prašine još kontaminiraju tlo oko područja katastrofe, poznatog kao Černobilj. Velike samo 8-50 mikrometara, one ostaju visokoradioaktivne čak i posle 40 godina. Čak i danas, ljudi mogu da uđu u pogođene oblasti samo u zaštitnim odelima.

„Postoje tri klase ovih čestica. Prvo, postoje čestice koje su hemijski i fizički još veoma slične nuklearnom gorivu uranijum-dioksidu. Zatim, postoje čestice koje su delimično ili potpuno obložene slojem cirkonijuma ili potpuno sjedinjene s njim”, kažu istraživači.

„Drugi tip čestice nastao je kad su temperature u reaktoru drastično skočile, topeći gorivo i povezujući ga sa okolnim zaštitnim slojem od visokootpornog metala cirkonijuma. Treći tip čestica nastao je kad se zapalio grafitni moderator“.

Svrha moderatora je da uspori brze neutrone i održi lančanu reakciju. Međutim, tokom nesreće, grafit se zapalio i goreo je 10 dana. U tom procesu, gorivo je oksidiralo u različite okside uranijuma – kao što je U3O8. Ovo mehanički nestabilno jedinjenje brzo formira mikroskopske čestice koje vetar lako raznosi. Udisanje takvih čestica prašine predstavlja ozbiljan rizik po zdravlje.

Prva fazna analiza visokoradioaktivnih fragmenata ove vrste

Ostaje uglavnom nejasno zašto se ove čestice dezintegrišu različitom brzinom u svojim okruženjima. U svakom slučaju, one prilikom raspada generišu niz različitih oksida uranijuma. Njihova analiza zahteva veoma složene sinhrotronske rendgenske difrakcione eksperimente. Fazna analiza je izvedena na šest černobiljskih čestica. Pored ostalog, ovo omogućava istraživačima da procene brzinu kojom čestice oslobađaju radioaktivne supstance.

Čestice su izolovane iz uzoraka ukrajinskog zemljišta i prikačene za elektrode od volframa kako bi zatim bile ispitane difrakcionom analizom – koja posmatra difrakciju rendgenskih zraka od unutrašnje strukture materijala.

Čestice zadržavaju radionuklide

Istraživači su eksperimentalno detektovali različite oksidne faze u uzorcima. Na njihovo iznenađenje, otkrili su da je kristalna struktura nuklearnog goriva u ispitivanim česticama ostala uglavnom netaknuta do današnjeg dana – što znači da su ostaci nesreće hemijski stabilniji nego što se prvobitno pretpostavljalo. Čestice zadržavaju proizvode fisije u sebi – što bi mogla biti dobra vest za zemljište i vodu oko Černobilja.

„Međutim, svaka čestica ima drugačiju strukturu, a naš eksperiment je proučavao samo šest takvih čestica sa dve različite lokacije“, kažu istraživači. Izvlačenje opštijih zaključaka o stabilnosti černobiljskih čestica zahtevalo bi prikupljanje uzoraka sa mnogo više lokacija i ispitivanje mnogo većeg broja čestica.

„Čak i ako bismo u nekom trenutku dobili neke prosečne vrednosti, još ne bismo mogli da dajemo univerzalne izjave o zdravstvenim rizicima u regionu“, upozoravaju naučnici. „Iako se čestice raspadaju po uglavnom ujednačenom obrascu, uvek će postojati drugačiji slučajevi, odnosno čestice koje će osloboditi radionuklide u nekom kasnijem trenutku“.

Dakle, ukidanje restrikcija u Černobiljskoj zoni isključenja neće biti moguće u bliskoj budućnosti. Međutim, to ne sprečava dalje istraživanje: već se izvode eksperimenti na visokoradioaktivnim transuranijumskim fazama u ostacima čuvene katastrofe.

(Telegraf Nauka/Phys.org)