Particulele de la Cernobîl dezvăluie un combustibil nuclear surprinzător de stabil după 40 de ani
La patru decenii de la dezastrul nuclear din 1986, cercetători de la Universitatea Leibniz din Hanovra și de la Centrul Helmholtz Dresden-Rossendorf (HZDR) au analizat șase fragmente minuscule, extrem de radioactive, eliberate din reactorul distrus din Ucraina. Analizele arată că aceste „particule fierbinți” sunt mult mai stabile decât se presupunea anterior.
Particulele măsoară între 8 și 50 de micrometri și rămân puternic radioactive chiar și după 40 de ani. Potrivit fizicianului Tobias Weissenborn, doctorand la Universitatea Leibniz din Hanovra, există trei clase de astfel de particule. Prima categorie cuprinde particule care sunt încă foarte asemănătoare din punct de vedere chimic și fizic cu dioxidul de uraniu din combustibilul nuclear. A doua categorie include particule parțial sau complet încapsulate în stratul lor de zirconiu, ori fuzionate complet cu acesta.
Al doilea tip de particulă s-a format atunci când temperaturile din reactor au crescut dramatic, topind combustibilul și legându-l de stratul protector din zirconiu, un metal foarte rezistent. Cel de-al treilea tip a apărut în momentul în care moderatorul de grafit a luat foc, a explicat Weissenborn. Rolul moderatorului este de a încetini neutronii rapizi și de a menține reacția în lanț, însă în timpul accidentului grafitul a ars timp de zece zile. În acest proces, combustibilul s-a oxidat în diverși oxizi de uraniu, precum U₃O₈. Acest compus instabil din punct de vedere mecanic formează rapid particule microscopice care pot fi ușor transportate de vânt, iar inhalarea unor astfel de particule de praf prezintă riscuri grave pentru sănătate.
Prima analiză de faze a unor fragmente atât de radioactive
Rămâne în mare măsură neclar de ce aceste particule se degradează în ritmuri diferite în mediul lor. Cert este că ele generează o serie de oxizi de uraniu diferiți pe măsură ce se descompun. Analizarea lor necesită experimente complexe de difracție cu raze X la sursă sincrotron. Cercetătorul HZDR și cristalograful Dr. Christoph Hennig a realizat acum prima investigație structurală de acest tip la linia de radiație Rossendorf din Grenoble.
În colaborare cu Weissenborn, el a efectuat o analiză de faze pe șase dintre particulele de la Cernobîl. Printre altele, aceasta le permite cercetătorilor să estimeze ritmul în care particulele eliberează substanțe radioactive. Weissenborn a explicat că el și colegii din Hanovra au folosit diverse metode pentru a izola particulele din probe de sol ucrainean și pentru a le fixa pe electrozi de tungsten. Protejate de mai multe straturi de izolare, probele au fost apoi transportate la Grenoble, unde o echipă condusă de Hennig le-a examinat prin analiză de difracție, studiind modul în care razele X sunt difractate de structura internă a materialului.
Hennig a precizat că prima dificultate a fost să descopere cum să examineze structura particulei. În final, cercetătorii au rotit complet particulele într-un fascicul de raze X focalizat până la 100 de micrometri, aproximativ grosimea unui fir de păr uman, măsurând fiecare particulă din 2.000 de unghiuri diferite pentru a capta toate reflexiile.
Particulele analizate rețin radionuclizii în interiorul lor
Prin această abordare, cercetătorii au reușit să detecteze experimental diferite faze de oxizi în interiorul probelor. Spre surprinderea lor, au constatat că structura cristalină a combustibilului nuclear din particulele examinate a rămas în mare parte intactă până în prezent, ceea ce înseamnă că rămășițele accidentului sunt mai stabile din punct de vedere chimic decât se presupunea inițial. Particulele rețin produșii de fisiune în interiorul lor, ceea ce ar putea fi o veste bună pentru solul și apa din jurul Cernobîlului.
Weissenborn avertizează însă că fiecare particulă are o structură diferită și că experimentul a studiat doar șase astfel de particule din două locații diferite. Pentru a trage concluzii mai generale despre stabilitatea particulelor de la Cernobîl ar fi necesară colectarea de probe din mult mai multe locații și examinarea unui număr mult mai mare de particule.
Cercetătorul precizează că, chiar dacă s-ar obține la un moment dat anumite medii, nu s-ar putea face afirmații universale despre riscurile pentru sănătate din regiune. Chiar dacă particulele s-ar degrada într-un model în mare parte uniform, vor exista întotdeauna excepții, particule mai persistente, care vor elibera radionuclizi la un moment ulterior. Prin urmare, nu va fi posibilă ridicarea restricțiilor în Zona de Excludere de la Cernobîl în viitorul apropiat.
Acest lucru nu împiedică însă cercetările viitoare: Weissenborn și Hennig desfășoară deja experimente de continuare asupra fazelor transuranice extrem de radioactive din rămășițele acestui dezastru.
