Почему Чернобыль до сих пор опасен: ученые раскрыли аномальное свойство ядерного топлива

Ключевые тезисы:

• Результаты исследования специалистов показывают, что за четыре десятилетия кристаллическая структура топлива в изученных частицах практически не подверглась разрушению.
• Ученые выделяют фрагменты, похожие на исходный диоксид урана; частицы, сплавленные с циркониевой оболочкой; а также хрупкие оксиды урана, образовавшиеся во время горения графита.
• Поскольку внутренняя структура частиц остается целостной, они удерживают продукты распада внутри, замедляя загрязнение окружающей среды. Однако при вдыхании такой частицы можно получить дозу радиации.
• Несмотря на стабильность фрагментов, отменять ограничения в Чернобыльской зоне рано, так как каждая частица обладает уникальной структурой и может высвободить радионуклиды позже.

Также интересно: «Мы никого не пугаем»: что на самом деле стоит за новыми ядерными угрозами Путина

Что обнаружили ученые

Как пишет издание Phys, во время взрыва на Чернобыльской АЭС в 1986 году в воздух вылетело огромное количество обломков и микроскопической пыли размером от 8 до 50 микрометров. Эти так называемые «горячие частицы» до сих пор удерживают радионуклиды. То есть продукты распада урана находятся внутри этих микрочастиц как в капсуле, поэтому медленнее попадают в грунтовые воды и реки (в частности, в бассейн Днепра). Это снижает риск внезапного масштабного заражения водной системы региона.

Несмотря на стабильность частиц, они до сих пор опасны для человека. Если такую «горячую частицу» микроскопического размера (от 8 до 50 микрометров) вдохнуть с воздухом или пылью, она оседает в легких и локально излучает высокую дозу радиации.

Как образовывались разные классы «горячих частиц»

По словам физика Тобиаса Вайссенборна из Ганноверского университета имени Лейбница, частицы делятся на три основных класса:

1. Практически неизмененные: химически и физически близки к исходному ядерному топливу — диоксиду урана.
2. Сплавленные с цирконием: образовались при экстремальных температурах, когда расплавленное топливо соединилось с защитным циркониевым слоем.
3. Окисленные фрагменты: возникли во время 10-дневного пожара графитового модератора. Топливо превратилось в механически нестабильные оксиды (в частности U3O8), которые легко разносятся ветром.

Первый в истории фазовый анализ радиоактивных фрагментов

Чтобы понять, почему частицы выветриваются с разной скоростью, доктор Кристоф Хенниг из Ганноверского университета и HZDR провел первый в своем роде структурный анализ с помощью синкротронного излучения на линии Rossendorf Beamline в Гренобле. Для этого шесть частиц, выделенных из украинской почвы, закрепили на вольфрамовых электродах и защитили несколькими слоями изоляции для безопасной транспортировки.

Как проводилось исследование на французском синкротроне

В Гренобле ученые вращали каждую частицу в рентгеновском пучке толщиной 100 микрометров (примерно как толщина человеческого волоса) и делали измерения под 2000 разных углов. Это позволило зафиксировать все отражения лучей и получить точную картину внутренней кристаллической решетки материала.

Почему ограничения в Чернобыльской зоне пока не отменят

Несмотря на то, что сохранившаяся структура топлива является позитивной новостью для почв и водного бассейна, авторы исследования предостерегают от преждевременного оптимизма. Ученые изучили всего шесть частиц из двух локаций, тогда как каждый фрагмент обладает индивидуальными свойствами. Отдельные аномальные частицы могут разрушаться медленнее и высвобождать радионуклиды в будущем, поэтому радиационные ограничения в зоне отчуждения будут действовать еще долго.

Исследование немецких ученых дает новое понимание поведения ядерного топлива в окружающей среде после масштабных катастроф. Хотя выявленная стабильность частиц снижает риск быстрого распространения радиации через грунтовые воды, Чернобыльская зона отчуждения требует дальнейшего тщательного изучения и сохранения строгих мер безопасности.

Читают сейчас:

• Жителям двух городов предоставляют бесплатные продуктовые наборы: как получить
• Придется заплатить до 30 тысяч гривен: украинцам напомнили об «осеннем» штрафе