Радіоактивний пил Чорнобиля виявився стійкішим, ніж вважали вчені

Радіоактивні частинки, що залишилися після аварії на Чорнобильській АЕС у 1986 році, можуть руйнуватися повільніше, ніж припускали науковці. Дослідження шести фрагментів ядерного палива показало, що їхня кристалічна структура значною мірою збереглася, а самі частинки виявилися хімічно стійкішими, ніж очікувалося. Це може допомогти точніше оцінювати, як і коли радіоактивні речовини потрапляють у ґрунт та воду.

Роботу виконали дослідники Лейбніцького університету Ганновера та Центру Гельмгольца в Дрездені-Россендорфі (HZDR). Водночас науковці застерігають: результати не означають, що забруднені території стали безпечнішими. Для загальних висновків потрібно дослідити значно більше частинок із різних місць зони відчуження.

Дві тисячі ракурсів для кожної частинки

Після вибуху на четвертому енергоблоці Чорнобильської АЕС у довкілля потрапили фрагменти ядерного палива. Деякі з них мають розмір лише від 8 до 50 мікрометрів — це менше за товщину людської волосини. Попри мікроскопічні розміри, вони залишаються високорадіоактивними.

Щоб з’ясувати, як влаштовані ці частинки, дослідники використали синхротронну рентгенівську дифракцію. Метод дає змогу відновити внутрішню кристалічну структуру матеріалу за тим, як він розсіює рентгенівське випромінювання.

Спочатку науковці відокремили частинки від зразків українського ґрунту та закріпили їх на вольфрамових електродах. Потім зразки доставили до спеціалізованої лабораторії в Греноблі, Франція. Там кожну частинку обертали в рентгенівському промені, фіксуючи відбиття з приблизно 2000 різних ракурсів.

Завдяки цьому вдалося визначити різні фази оксидів урану — сполук, які утворюються під час окиснення ядерного палива. Їхній склад і структура допомагають зрозуміти, наскільки швидко частинки руйнуються та вивільняють радіоактивні речовини.

Як температура та пожежа змінили ядерне паливо

Під час аварії паливо зазнало різних температурних і хімічних впливів, тому радіоактивні фрагменти мають неоднакову структуру. Дослідники виділяють три основні типи.

Перший зберіг властивості, близькі до початкового діоксиду урану. Другий складається з частинок палива, які частково або повністю сплавилися із захисним шаром цирконію. Це сталося через надзвичайно високу температуру всередині реактора.

Третій тип сформувався внаслідок пожежі графітового сповільнювача, яка тривала десять днів. Під час горіння паливо окиснювалося з утворенням різних сполук урану.

Особливу увагу вчені приділяють оксиду урану U₃O₈. Ця сполука механічно нестійка й може розпадатися на дрібні частинки, які вітер здатен переносити на значні відстані. Потрапляння такого пилу в організм через дихальні шляхи становить серйозну небезпеку.

Чому шести зразків недостатньо

Попри виявлену стійкість, результати дослідження не дають змоги оцінити поведінку всіх радіоактивних залишків у Чорнобильській зоні. Науковці проаналізували лише шість частинок із двох місць, а кожен фрагмент може мати власну структуру та по-різному взаємодіяти з довкіллям.

Навіть якщо подальші дослідження встановлять типові закономірності руйнування, окремі частинки можуть зберігатися довше за інші й вивільняти радіонукліди значно пізніше. Тому оцінювання ризиків потребує ширшої вибірки та тривалих спостережень.

Наразі дослідники продовжують вивчати інші високорадіоактивні компоненти ядерних залишків, зокрема трансуранові сполуки — елементи, атомний номер яких перевищує номер урану. Ці роботи мають допомогти краще зрозуміти довгострокову поведінку радіоактивних матеріалів, що залишилися після аварії.