Чернобыльские "горячие частицы" исследовали через 40 лет после аварии: что встревожило ученых

Какое исследование провели ученые

Авария на Чернобыльской атомной электростанции (ЧАЭС) произошла 40 лет назад (26 апреля 1986 года). Однако ученые до сих пор изучают ее последствия и радиоактивные обломки.

Так, специалисты из немецкого Университета имени Лейбница в Ганновере и Центра имени Гельмгольца в Дрездене-Россендорфе (HZDR) исследовали образцы шести так называемых "горячих частиц" размером от 8 до 50 микрометров, отобранных в украинской почве.

Результаты проведенного исследования опубликовали позже в журнале Journal of Hazardous Materials.

На какие классы разделяют "горячие частицы"

"Существует три класса этих частиц", - рассказал физик и аспирант Ганноверского университета имени Лейбница Тобиас Вайсенборн.

Первый класс - до сих пор напоминает по химическим и физическим свойствам первичное ядерное топливо реактора в форме диоксида урана.

Второй класс - возник вероятно в результате резкого скачка температуры в реакторе. Тогда расплавленное топливо крепко соединилось с защитным слоем металлического циркония.

Такие частицы либо полностью покрыты цирконием, либо "слились" с металлом (первоначально окружавшим топливо).

Третий класс - сформировался в результате горения (пожары на графитовом замедлителе реактора Чернобыльской АЭС). Оно длилось 10 дней и привело к образованию нестабильных соединений оксидов урана.

Речь идет о том, что топливо при пожаре окислялось и образовывало соединения урана (в том числе октоксид триурана).

Вайсенборн отметил, что такое механически нестабильное соединение быстро образует микроскопические частицы, легко разносимые ветром.

При этом их вдыхание представляет серьезную опасность для здоровья.

Как исследовали "горячие частицы"

Чтобы провести первый в истории фазовый анализ подобных высокорадиоактивных фрагментов, ученые поместили "горячие частицы" на вольфрамовые электроды.

Защищенные несколькими слоями изоляции, образцы отправили на исследовательскую станцию во французском городе Гренобль.

"Сначала мы должны были выяснить, как исследовать структуру частиц", - признался исследователь HZDR и кристаллограф доктор Кристоф Генниг.

Впоследствии специалисты "полностью прокручивали частицы в рентгеновском луче, сфокусированном до 100 микрометров - примерно толщины человеческого волоса".

"Мы измерили каждую частицу с 2,000 разных углов, чтобы непрерывно зафиксировать все отражения (рентгеновских лучей от внутренней структуры материала, - Ред.)", - поделился Генниг.

Что обнаружили в результате исследования

Используя такой подход, исследователи смогли экспериментально обнаружить в образцах разные оксидные фазы.

Ученых удивило, что кристаллическая структура ядерного топлива в исследованных частицах до сих пор остается в основном неизменной.

Это означает, что последствия аварии на ЧАЭС "химически более стабильны", чем предполагалось ранее.

В то же время, частицы удерживают продукты разделения "в себе", что может быть хорошей новостью для грунтов и воды вокруг Чернобыля.

"Каждая отдельная частица имеет разную структуру... В нашем эксперименте было исследовано только шесть таких частиц из двух разных мест", - отметил Вайсенборн.

Следовательно, формирование более общих выводов насчет стабильности чернобыльских частиц - потребует сбора и исследования большего количества образцов из гораздо большего количества мест.

"И даже если бы мы получили какие-либо средние значения в какой-то момент, мы все равно не смогли бы делать универсальные заявления по поводу рисков для здоровья в регионе", - констатировал Вайсенборн.

Он объяснил это тем, что "даже если частицы распадаются по преимущественно одинаковой схеме" - всегда будут "аномалии, более стойкие частицы, которые будут высвобождать радионуклиды позже".