Спустя 40 лет учёные обнаружили неожиданное свойство радиоактивной пыли Чернобыля

Исследователи из Ганноверского университета имени Лейбница и немецкого центра Гельмгольца в Дрездене-Россендорфе изучили микроскопические фрагменты топлива четвёртого энергоблока Чернобыльской АЭС. Результаты опубликованы в научном журнале Journal of Hazardous Materials.

Что осталось от ядерного топлива спустя 40 лет

Во время аварии 26 апреля 1986 года разрушение реактора сопровождалось выбросом огромного количества радиоактивных материалов. Среди них находились так называемые горячие частицы — микроскопические фрагменты ядерного топлива, способные сохранять высокую радиоактивность.

Учёные исследовали шесть таких частиц размером от 8 до 50 микрометров. Для сравнения: толщина человеческого волоса составляет примерно 50–100 микрометров. Образцы были собраны в двух местах Чернобыльской зоны отчуждения.

Частицы отличались друг от друга. Одни сохранили состав, близкий к исходному ядерному топливу — диоксиду урана. Другие во время аварии частично расплавились и соединились с цирконием, входившим в состав оболочек топливных элементов. Третья группа сформировалась в условиях пожара графитового замедлителя реактора.

Чтобы выяснить, как изменилось вещество за прошедшие десятилетия, исследователи использовали мощное синхротронное рентгеновское излучение. Каждый образец помещали в узкий пучок рентгеновских лучей и поворачивали, получая данные примерно с 2000 различных направлений.

Так удалось восстановить внутреннюю кристаллическую структуру частиц и определить, какие соединения сохранились после многолетнего пребывания в окружающей среде.

Результат удивил исследователей. Несмотря на почти 40 лет воздействия природных условий, структура ядерного топлива в изученных образцах осталась в значительной степени неповреждённой.

Почему это одновременно хорошая и плохая новость

Когда частица ядерного топлива постепенно разрушается, заключённые в ней радиоактивные элементы могут высвобождаться и переходить в окружающую почву и воду. Чем быстрее происходит такое разрушение, тем активнее потенциально распространяется загрязнение.

Но обнаруженная устойчивость означает, что часть опасных веществ может оставаться запертой внутри кристаллической структуры топлива гораздо дольше, чем предполагалось.

Таким образом, радиоактивные частицы способны служить своеобразными природными контейнерами, замедляющими распространение загрязнения.

Однако есть и обратная сторона. Радиоактивные вещества не становятся безопасными только потому, что частица сохраняет свою форму. При определённых условиях такие микроскопические фрагменты могут подниматься с пылью, переноситься ветром и попадать в организм человека.

Кроме того, разрушение частиц может продолжаться в течение многих следующих десятилетий. Это означает, что высвобождение заключённых в них радионуклидов способно растянуться на гораздо более длительный срок.

Важно и другое: сохранность кристаллической структуры не означает остановки радиоактивного распада. Радиоактивные изотопы продолжают распадаться с характерной для каждого из них скоростью независимо от того, насколько хорошо сохранилась частица топлива.

Что открытие означает для Чернобыльской зоны

Новые данные помогут уточнить модели, с помощью которых специалисты прогнозируют распространение радиоактивных веществ в почве и грунтовых водах. Они также могут пригодиться при оценке последствий других аварий на ядерных объектах и разработке способов обращения с радиоактивными отходами.

Впрочем, делать выводы о безопасности всей Чернобыльской зоны пока рано. Исследователи изучили всего шесть частиц из двух мест, а условия их образования и последующего разрушения могут значительно различаться.

Даже если большинство фрагментов ядерного топлива ведёт себя сходным образом, отдельные частицы способны сохраняться особенно долго и высвобождать радиоактивные вещества значительно позднее остальных.

Поэтому открытие не означает, что ограничения в зоне отчуждения можно ослабить. Оно лишь показывает, что судьба радиоактивного загрязнения сложнее, чем предполагали прежние модели.

За прошедшие десятилетия природа в Чернобыльской зоне заметно изменилась. Ранее RidLife рассказывал о грибах, способных существовать в условиях высокого радиационного фона. Однако устойчивость некоторых организмов к радиации не отменяет опасности сохранившихся в окружающей среде радиоактивных материалов.

Немецкие исследователи намерены продолжить изучение чернобыльских частиц, уделив особое внимание соединениям трансурановых элементов. Это поможет точнее определить, как долго остатки разрушенного реактора способны удерживать радиоактивные вещества и при каких условиях они начинают выходить в окружающую среду.