Минуло 40 років після аварії на Чорнобильській АЕС, яка трапилася 26 квітня 1986 року, а деякі мікроскопічні уламки, розкидані вибухами по навколишній території, досі зберігають кристалічну структуру свого ядерного палива. До такого висновку дійшли німецькі дослідники, які вивчили шість частинок з України. Матеріал виявився хімічно стабільнішим, ніж вони очікували.
Роботу виконали вчені Ганноверського університету імені Лейбніца та Центру Гельмгольца Дрезден-Россендорф (HZDR). Частинки досліджували методом синхротронної рентгенівської дифракції в Греноблі, у Франції. Результати допомагають зрозуміти, як ці залишки утримують радіоактивні речовини.
Описані в дослідженні «гарячі частинки» мають розмір усього 8–50 мікрометрів, але навіть через чотири десятиліття лишаються сильно радіоактивними. Дослідники виділили три основні типи. Одні за хімічним складом і фізичними властивостями схожі на діоксид урану, яким було паливо реактора. Інші частково чи повністю вкриті цирконієм або сплавлені з металом, що колись оточував паливо. Вони утворилися, коли в реакторі паливо розплавилося від високої температури й злипнулося з цирконієвою оболонкою. Третій тип виник під час пожежі графітового сповільнювача, яка тривала десять днів. Тоді паливо окиснилося до сполук урану, зокрема октаоксиду триурану. Цей матеріал механічно нестійкий і легко розсипається на мікроскопічні частинки, які вітер може розносити, а вдихати їх небезпечно.
Додайте GSMinfo до джерел у Google News Щоб бачити наші публікації у своїй стрічці новин
Щоб зрозуміти, чому частинки руйнуються з різною швидкістю, потрібно було заглянути всередину. Науковці виділили їх із ґрунту, зібраного в Україні, закріпили на вольфрамових електродах і в кількох захисних оболонках доставили в Гренобль. Там кристалограф Крістоф Геннінг із колегами повністю обертав кожну частинку у рентгенівському промені, звуженому до 100 мікрометрів, приблизно товщини людської волосини, і зафіксував її з 2000 ракурсів. Аналіз виявив різні оксидні фази, а головне, кристалічна структура палива в досліджених частинках здебільшого збереглася. Це допомагає утримувати продукти поділу всередині уламків і потенційно обмежує їхнє вимивання в ґрунт і воду. Крім того, дослідники змогли оцінити швидкість, з якою частинки виділяють радіоактивні речовини.
Проте висновки мають суттєве обмеження. Вчені вивчили лише шість частинок із двох місць, а, за словами фізика Тобіаса Вайсенборна, кожна частинка має власну структуру. Щоб побачити загальну картину, потрібно значно більше зразків із різних місць. Навіть тоді середні значення не відобразять поведінку кожного уламка. Стійкіші частинки можуть довше утримувати радіонукліди й вивільняти їх пізніше, що ускладнює оцінку забруднення в часі. Отже, результати не дають підстав послаблювати обмеження в Чорнобильській зоні відчуження. Вайсенборн і Геннінг уже проводять нові експерименти з високорадіоактивними трансурановими фазами в залишках аварії.
