Прошло 40 лет после аварии на Чернобыльской АЭС, произошедшей 26 апреля 1986 года, а некоторые микроскопические обломки, разбросанные взрывами по окружающей территории, до сих пор сохраняют кристаллическую структуру своего ядерного топлива. К такому выводу пришли немецкие исследователи, изучившие шесть частиц из Украины. Материал оказался химически более стабильным, чем они ожидали.
Работа была выполнена учёными Ганноверского университета имени Лейбница и Центра Гельмгольца Дрезден-Россендорф (HZDR). Частицы исследовали методом синхротронной рентгеновской дифракции в Гренобле, Франция. Результаты помогают понять, как эти остатки удерживают радиоактивные вещества.
Описанные в исследовании «горячие частицы» имеют размер всего 8–50 микрометров, но даже спустя четыре десятилетия остаются сильно радиоактивными. Исследователи выделили три основных типа. Одни по химическому составу и физическим свойствам похожи на диоксид урана, из которого состояло топливо реактора. Другие частично или полностью покрыты цирконием либо сплавлены с металлом, когда-то окружавшим топливо. Они образовались, когда в реакторе топливо расплавилось под воздействием высокой температуры и слиплось с циркониевой оболочкой. Третий тип возник во время пожара графитового замедлителя, который длился десять дней. Тогда топливо окислилось до соединений урана, в частности октаоксида триурана. Этот материал механически нестойкий и легко рассыпается на микроскопические частицы, которые ветер может разносить, а вдыхать их опасно.
Добавьте GSMinfo в источники в Google News Чтобы видеть наши публикации в своей ленте новостей
Чтобы понять, почему частицы разрушаются с разной скоростью, нужно было заглянуть внутрь. Учёные выделили их из почвы, отобранной в Украине, закрепили на вольфрамовых электродах и в нескольких защитных оболочках доставили в Гренобль. Там кристаллограф Кристоф Хеннинг вместе с коллегами полностью вращал каждую частицу в рентгеновском луче, суженном до 100 микрометров — примерно толщины человеческого волоса, — и зафиксировал её с 2000 ракурсов. Анализ выявил различные оксидные фазы, а главное — кристаллическая структура топлива в исследованных частицах в основном сохранилась. Это помогает удерживать продукты распада внутри обломков и потенциально ограничивает их вымывание в почву и воду. Кроме того, исследователи смогли оценить скорость, с которой частицы выделяют радиоактивные вещества.
Однако эти выводы имеют существенное ограничение. Учёные исследовали лишь шесть частиц из двух мест, а, по словам физика Тобиаса Вайсенборна, каждая частица имеет свою собственную структуру. Чтобы увидеть общую картину, требуется гораздо больше образцов из разных мест. Даже в этом случае средние значения не отразят поведение каждого осколка. Более устойчивые частицы могут дольше удерживать радионуклиды и высвобождать их позже, что затрудняет оценку загрязнения во времени. Следовательно, результаты не дают оснований для ослабления ограничений в Чернобыльской зоне отчуждения. Вайсенборн и Хеннинг уже проводят новые эксперименты с высокорадиоактивными трансурановыми фазами в остатках аварии.
