Аннотация:
Почти через 40 лет после Чернобыльской ядерной аварии в 1986 году исследователи провели первый полный анализ кристаллической фазы одной «частицы горячей точки» ядерного топлива, высвободившейся в результате аварии. Обнаружение шести крошечных частиц показало, что структура некоторых оксидов урана все еще в значительной степени не повреждена и может продолжать фиксировать продукты деления и актиниды внутри частиц, а это означает, что химическая стабильность этого типа мусора может быть выше, чем предполагалось ранее.
Эти частицы имеют диаметр от 8 до 50 микрон и прибыли из двух мест Чернобыльской зоны отчуждения: исследовательская группа отделила две частицы из керна асфальтового бура в Припяти, точка отбора проб находится примерно в 3 километрах к северо-западу от реактора; остальные четыре частицы прибыли из верхнего слоя почвы сельскохозяйственных угодий примерно в 5 километрах от Копача. Пробы были собраны в 2015 и 2017 годах соответственно. Они по-прежнему высокорадиоактивны, и исследователи проводили эксперименты под защитой многослойной упаковки.
Исследовательская группа зафиксировала частицы и отправила их в Центр синхротронного излучения в Гренобле, где они были просканированы сфокусированным рентгеновским лучом и измерены путем вращения каждой частицы примерно на 2000 углов для регистрации сигналов дифракции кристалла. Проанализированы и идентифицированы диоксид урана (UO₂), триоксид урана (U₃O₈), тетраоксид урана (U₄O₉) и цирконийсодержащие смешанные фазы. Исследователи полагают, что часть решетки UO₂ и U₄O₉ остается неповрежденной и может продолжать действовать как «удерживающая матрица» в ближайшем будущем, ограничивая миграцию наружу радиоактивных продуктов деления и актинидных элементов.
Различная структура частиц отражает различные температуры и химические условия, возникшие во время аварии. Некоторые из них все еще близки к исходному топливу из диоксида урана; некоторые частично обернуты или сплавлены с циркониевым материалом во внешнем слое топлива; когда графитовый замедлитель горит, топливо может окисляться до различных оксидов урана. Среди них U₃O₈ относительно хрупок и может легко образовывать частицы, которые могут быть унесены ветром. Вдыхание этого типа радиоактивной пыли может вызвать серьезные риски для здоровья.
Однако шесть проб были взяты из двух мест и не могут отражать все остатки топлива во всей Чернобыльской зоне отчуждения. Исследователи подчеркнули, что структура каждой частицы различна. Даже если в будущем образец будет расширен и будет получено среднее значение, все равно могут остаться «выпадающие» частицы, которые более стабильны и могут выделять радионуклиды в течение более длительного периода времени. Это открытие может только помочь улучшить модели рассеивания загрязнений и управления отходами, но это не обязательно означает, что окружающая среда в целом безопасна, и не означает, что запретные зоны могут быть отменены.
Исследование, опубликованное в Журнале опасных материалов, было выполнено командой из Ганноверского университета Лейбница в Германии и Исследовательского центра имени Гельмгольца Дрезден-Розендорф. Исследователи продолжают анализировать фазы высокорадиоактивных трансурановых элементов в обломках, чтобы узнать больше об изменениях этих частиц с течением времени по мере их воздействия на почву и асфальт, а также о потенциальных выбросах радиоактивного материала в будущем.
Комментарии