Ядерное топливо Чернобыля сохранило структуру спустя 40 лет после аварии
iXBT.com · · g2935022
Через 40 лет после аварии на Чернобыльской АЭС радиоактивные частицы, выброшенные из разрушенного реактора, сохранили большую часть первоначальной кристаллической структуры. К такому выводу пришла группа учёных из Ганноверского университета имени Лейбница и Центра Гельмгольца в Дрездене — Россендорфе (HZDR), изучившая 6 фрагментов размером от 8 до 50 микрометров.
Через 40 лет после аварии на Чернобыльской АЭС радиоактивные частицы, выброшенные из разрушенного реактора, сохранили большую часть первоначальной кристаллической структуры. К такому выводу пришла группа учёных из Ганноверского университета имени Лейбница и Центра Гельмгольца в Дрездене — Россендорфе (HZDR), изучившая 6 фрагментов размером от 8 до 50 микрометров.
Результаты указывают, что ядерное топливо оказалось химически устойчивее, чем предполагалось: оно продолжает удерживать продукты деления — радиоактивные вещества, образующиеся при распаде атомных ядер, — вместо того чтобы быстро высвобождать их в окружающую среду.
Физик Тобиас Вайсенборн выделяет 3 типа частиц, образовавшихся при аварии. Первый состоит преимущественно из материала, похожего на исходное ядерное топливо — диоксид урана. Второй представляет собой смесь топлива и циркония, возникшую при экстремальном нагреве реактора, когда разрушились защитные покрытия и топливо смешалось с конструкционными материалами. Третий тип сформировался во время 10-дневного пожара графитового замедлителя, который замедляет нейтроны в реакторе. При горении топливо окислялось, образуя различные соединения урана, в том числе U₃O₈.
Особую опасность представляют частицы, связанные с «графитовым пожаром»: они могут разрушаться до микроскопической пыли, которую человек способен вдохнуть. Попадание таких частиц в организм создаёт долгосрочные риски для здоровья. Поэтому химическая устойчивость топлива сама по себе не означает, что радиоактивное загрязнение перестало быть опасным.
Чтобы изучить внутреннее строение фрагментов, кристаллограф Кристоф Хенниг и его коллеги применили рентгеновскую дифракцию на синхротронном источнике — установке, генерирующей интенсивное рентгеновское излучение. Каждый образец поворачивали под различными углами в тонком рентгеновском пучке, что позволило определить кристаллические фазы — участки материала с упорядоченной атомной структурой. Анализ показал, что за четыре десятилетия структура ядерного топлива в изученных частицах изменилась сравнительно мало.
Однако выборка слишком мала, чтобы распространять этот результат на все радиоактивные выбросы Чернобыля: учёные исследовали только 6 фрагментов, собранных в 2 локациях. По словам Вайсенборна, структура каждой частицы индивидуальна, а некоторые из них могут продолжать высвобождать радионуклиды — нестабильные атомные ядра, испускающие ионизирующее излучение. Поэтому необходимы дальнейшие наблюдения за тем, как частицы разрушаются под воздействием окружающей среды и как меняется их способность удерживать радиоактивные вещества. Эти данные помогут точнее оценить риски для здоровья и определить, какие ограничения доступа в Чернобыльской зоне отчуждения по-прежнему необходимы.
Следующий этап исследований может включать изучение трансурановых фаз — соединений элементов тяжелее урана, которые также присутствуют среди радиоактивных остатков аварии. Сейчас полученные результаты говорят лишь ооднозначно о том, что некоторые частицы сохраняют структуру дольше ожидаемого, но не позволяют считать их безопасными или исключить дальнейшее распространение радиоактивных веществ.