La patru decenii după dezastrul nuclear de la Cernobîl, solul din jur e încă presărat cu particule radioactive microscopice. Exploziile care au devastat reactorul au eliberat cantități enorme de resturi, iar contaminarea rămasă în urma lor e și acum un risc grav pentru sănătate. Particulele de 8 până la 50 de micrometri sunt în continuare extrem de radioactive, așa că în zonele afectate se intră tot doar cu îmbrăcăminte de protecție.
Când oamenii de știință s-au uitat mai atent la aceste resturi minuscule, au dat peste ceva surprinzător: unele își păstraseră o mare parte din structura internă inițială, deși stătuseră decenii la rând expuse mediului. Detaliul contează, fiindcă tocmai structura lor ar putea arăta cât de repede se răspândește contaminarea.
„Există trei clase de astfel de particule. Mai întâi, particule care, chimic și fizic, seamănă încă foarte mult cu dioxidul de uraniu, adică cu combustibilul nuclear. Apoi, particule învelite parțial sau complet în stratul de zirconiu ori complet fuzionate cu acesta”, a explicat Tobias Weissenborn, fizician și doctorand la Universitatea Leibniz din Hanovra.
A doua categorie s-a format la temperaturile uriașe atinse în interiorul reactorului. Pe măsură ce s-a topit, combustibilul nuclear s-a combinat cu Metal rezistent la coroziune și la temperaturi mari, care absoarbe foarte puțini neutroni. De aceea, aliajele lui sunt folosite pentru tecile care învelesc combustibilul nuclear., un metal extrem de rezistent, folosit în stratul exterior care îl protejează.
„Al treilea tip de particule a apărut atunci când a luat foc moderatorul de grafit”, a adăugat Weissenborn.
Când reactorul funcționează normal, moderatorul de grafit încetinește neutronii rapizi și ajută astfel la menținerea Proces în care nucleele de uraniu se scindează și eliberează neutroni care scindează, la rândul lor, alte nuclee. Într-un reactor, reacția e ținută sub control ca să producă energie constant.. În timpul dezastrului însă, grafitul s-a aprins și a ars 10 zile la rând. „În acest proces, combustibilul s-a oxidat și s-a transformat în diverși oxizi de uraniu.”, a completat Weissenborn.
Unul dintre ei este U₃O₈. Spre deosebire de materialele mai stabile, acest oxid e fragil din punct de vedere mecanic și se sfărâmă ușor în fragmente microscopice. Vântul le poate împrăștia apoi în mediul înconjurător, iar inhalarea lor pune sănătatea în pericol grav.
Șase particule, 2.000 de unghiuri
Deși cercetările durează de decenii, oamenii de știință nu înțeleg încă pe deplin de ce particulele radioactive de la Cernobîl se descompun în ritmuri diferite. Pe măsură ce se degradează, ele pot da naștere mai multor forme de oxid de uraniu, așa că e greu de prevăzut cum se vor comporta pe termen lung.
Ca să urmărească aceste schimbări, cercetătorii au nevoie de echipamente de o precizie excepțională, cum sunt cele pentru difracția cu raze X la Accelerator circular în care electronii, purtați aproape cu viteza luminii, emit raze X foarte intense. Acestea permit studierea structurii materialelor până la nivelul atomilor., o tehnică ce arată cum sunt așezați atomii în materialele cristaline.
Dr. Christoph Hennig, cristalograf la Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), a reușit acum, în premieră, să analizeze structura unor fragmente radioactive de acest tip, la Stație de lucru a unui sincrotron, unde radiația e dirijată spre probe pentru măsurători. Linia Rossendorf, operată de HZDR la sincrotronul ESRF din Grenoble, e dedicată probelor radioactive. Rossendorf din Grenoble. Împreună cu Weissenborn, a studiat 6 particule recuperate din regiunea Cernobîl. Identificând Moduri diferite în care atomii unui material se pot așeza într-o rețea ordonată. Fazele diferite ale aceluiași compus pot avea proprietăți diferite. din interiorul lor, cercetătorii au obținut informații care i-ar putea ajuta pe oamenii de știință să afle cât de repede se răspândesc substanțele radioactive în mediu.
„Împreună cu colegii din Hanovra, am folosit diverse metode ca să izolăm particulele din probele de sol ucrainene și să le fixăm pe electrozi de tungsten”, a povestit Weissenborn.
Fiindcă erau extrem de radioactive, probele au trebuit învelite în mai multe straturi de izolare înainte de a fi transportate la Grenoble. Acolo, echipa lui Hennig le-a examinat structura internă prin difracție cu raze X, măsurând felul în care razele se împrăștiau la trecerea prin material.
„Mai întâi a trebuit să ne dăm seama cum putem examina structura particulelor. Până la urmă, am rotit complet particulele într-un fascicul de raze X focalizat la 100 de micrometri, cam cât grosimea unui fir de păr uman. Am măsurat fiecare particulă din 2.000 de unghiuri diferite, ca să captăm fără întrerupere toate reflexiile”, a spus Hennig.
Măsurătorile, de o finețe fără precedent, le-au permis cercetătorilor să deosebească fazele de oxid de uraniu din fragmentele radioactive și au scos la iveală detalii până atunci inaccesibile.
O structură care a rezistat patru decenii
Cercetătorii nu se așteptau la ce au găsit. Deși particulele petrecuseră patru decenii în mediu, combustibilul nuclear din cele șase examinate își păstrase o mare parte din structura cristalină inițială. Rezultatul sugerează că cel puțin o parte dintre resturile radioactive lăsate de dezastrul de la Cernobîl sunt mai stabile din punct de vedere chimic decât credeau până acum cercetătorii.
Această stabilitate ar putea avea implicații importante pentru mediu. În loc să elibereze rapid substanțe radioactive, particulele par capabile să rețină Elementele mai ușoare care rezultă când nucleele de uraniu se scindează în reactor, cum sunt cesiul-137 și stronțiul-90. Multe dintre ele sunt puternic radioactive. în propria structură. Dacă se comportă așa și pe scară mai largă, ar putea contribui la limitarea răspândirii contaminanților radioactivi în solul și apa din apropiere.
Cercetătorii subliniază totuși că rezultatele nu trebuie interpretate ca dovadă că contaminarea radioactivă de la Cernobîl devine inofensivă. „Fiecare particulă are o structură diferită”, a avertizat Weissenborn, „iar experimentul nostru a studiat doar șase astfel de particule, provenite din două locații diferite.”
Fiind obținute pe un eșantion relativ mic, rezultatele nu pot arăta încă cum se comportă particulele radioactive în întreaga regiune contaminată. Pentru o imagine de ansamblu asupra stabilității lor, oamenii de știință ar trebui să studieze numeroase alte particule, adunate din locuri mult mai diverse.
Mereu vor exista particule care rezistă mai mult
Chiar și cu mult mai multe date, pericolele pe termen lung ale resturilor radioactive de la Cernobîl ar rămâne greu de prezis. Particulele pot diferi între ele prin compoziție, structură și rezistență la intemperii, iar aceste diferențe ar putea influența momentul în care eliberează materiale radioactive.
„Și chiar dacă am obține la un moment dat niște valori medii, tot n-am putea face afirmații universale despre riscurile pentru sănătate din regiune. Pentru că, chiar dacă particulele se dezintegrează într-un mod în mare parte uniform, vor exista mereu valori aberante: particule mai persistente, care vor elibera Atomi instabili care se transformă spontan în alți atomi, emițând radiații. Termenul include orice izotop radioactiv, natural sau produs de om. mai târziu”, a atras atenția Weissenborn.
Aceste particule persistente ar putea rămâne o sursă de substanțe radioactive mult după ce alte resturi s-au descompus, ceea ce ar îngreuna evaluarea contaminării viitoare și a riscurilor pentru sănătate.
Așadar, cel puțin unele dintre particulele rămase după dezastru par mai stabile decât se credea și capabile să țină substanțele radioactive închise în ele. Dacă și alte particule se comportă la fel, asta ar putea limita răspândirea contaminării în sol și apă. Tocmai fiindcă particulele diferă între ele, riscul rămâne însă greu de prevăzut, așa că noile rezultate nu sugerează că restricțiile din Teritoriul evacuat după accidentul din 1986, delimitat inițial pe o rază de 30 de kilometri în jurul centralei. Accesul și locuirea sunt și azi restricționate. de la Cernobîl ar putea fi ridicate în curând.
Cercetările asupra consecințelor pe termen lung ale dezastrului continuă. Weissenborn și Hennig lucrează deja la noi experimente, axate pe Compuși care conțin elemente mai grele decât uraniul, precum plutoniul sau americiul. Ele se formează în reactor când uraniul captează neutroni. puternic radioactive din resturile rămase. Munca lor ar putea arăta mai clar cum se transformă în timp materialele nucleare de la Cernobîl și cât timp pot persista efectele lor asupra mediului.
Ce s-a mai descoperit în Știință?
Foamea activează o celulă din creier care face alcoolul mai atrăgător
Păsările se tem mai mult de femei decât de bărbați. Cercetătorii nu știu de ce
Cercetătorii au descoperit în inimă un semnal electric ascuns, care ar putea prezice moartea subită
Cercetătorii au descoperit că prea mult ARN poate lăsa celulele fără energie
