Katastrofa w elektrowni jądrowej w Czarnobylu, do której doszło w kwietniu 1986 roku na terenie ówczesnego Związku Radzieckiego, uwolniła do atmosfery ogromne ilości materiałów promieniotwórczych. Wśród nich znalazły się tzw. gorące cząstki, czyli mikroskopijne fragmenty paliwa jądrowego, które osiadły między innymi w glebie okolicznych terenów. Choć mają zaledwie od 8 do 50 mikrometrów, nadal wykazują wysoką radioaktywność.
Zespół badawczy z Uniwersytetu Leibniza w Hanowerze oraz Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf postanowił dokładniej przyjrzeć się tym pozostałościom katastrofy. Naukowcy przeanalizowali sześć cząstek pobranych z dwóch lokalizacji w strefie wykluczenia: z asfaltu w pobliżu Prypeci oraz z gleby w rejonie Kopaczi. Do badania wykorzystali dyfrakcję rentgenowską z użyciem promieniowania generowanego przez synchrotron – zaawansowane urządzenie pozwalające analizować strukturę materiałów na poziomie atomowym. Każdą cząstkę mierzyli pod około 2000 różnymi kątami, aby możliwie dokładnie odtworzyć jej strukturę krystaliczną.
Wyniki? Zdecydowanie zaskakujące. Zamiast wyraźnych śladów stopniowego rozpadu pod wpływem czynników środowiskowych badacze dostrzegli, iż struktura krystaliczna analizowanych fragmentów w dużej mierze przetrwała w niemal niezmienionej postaci. Oznacza to, że cząstki mogą zatrzymywać produkty rozszczepienia jądrowego we własnej strukturze, ograniczając ich uwalnianie do otoczenia.
Gorące cząstki powstałe podczas katastrofy nie są jednorodne. Pierwszy typ przypomina pod względem składu i właściwości pierwotne paliwo reaktora, czyli dwutlenek uranu. Drugi powstał w wyniku działania ekstremalnie wysokiej temperatury, która doprowadziła do stopienia paliwa i połączenia go z ochronną warstwą cyrkonową. Trzeci rodzaj wiąże się z pożarem grafitu, który po eksplozji reaktora płonął przez około dziesięć dni. Wysoka temperatura sprzyjała utlenianiu uranu i powstawaniu innych jego związków. Niektóre z nich mogą tworzyć niestabilne, mikroskopijne drobiny, które łatwo unoszą się w powietrzu. Ich wdychanie stanowi poważne zagrożenie dla zdrowia.
Badanie wykazało coś jeszcze: stopień utlenienia poszczególnych cząstek jest bardzo zróżnicowany. Nawet fragmenty pobrane z tego samego obszaru mogą znacząco różnić się właściwościami. Stąd wniosek, jakoby część przemian chemicznych mogła nastąpić już podczas samej katastrofy, a nie dopiero w wyniku wieloletniego oddziaływania środowiska. Większa stabilność cząstek może oznaczać, że do gleby i wód przedostaje się mniej substancji promieniotwórczych, niż dotychczas sądzili uczeni.
Czytaj też: Nowy sposób na wykorzystanie energii Słońca. Nie trzeba fotowoltaiki, by pozyskać wodór
Jako że analiza objęła zaledwie sześć próbek z dwóch lokalizacji, to konieczne są kolejne badania na większej liczbie cząstek i w różnych częściach strefy wykluczenia. Nawet jeśli większość z nich zachowuje stabilność, pojedyncze fragmenty mogą uwalniać radionuklidy znacznie później. Na obecną chwilę pewne jest to, że skutki katastrofy jądrowej mogą utrzymywać się przez dziesięciolecia w formie niewidocznej gołym okiem.
Źródło: Journal of Hazardous Materials
