Чорнобильські “гарячі частинки”: 40 років по тому, що здивувало вчених

Незламні “гарячі частинки” Чорнобиля: дослідження розкриває несподівану стабільність

Минуло 40 років від дня аварії на Чорнобильській атомній електростанції, але наукові дослідження її наслідків тривають. Нещодавно фахівці з Університету імені Лейбніца в Ганновері та Центру імені Гельмгольца в Дрездені-Россендорфі (HZDR) вивчали зразки шести високорадіоактивних “гарячих частинок”, виявлених в українському ґрунті. Ці мікроскопічні фрагменти, розміром від 8 до 50 мікрометрів, досі залишаються надзвичайно радіоактивними, що свідчить про їхню незвичну стійкість. Результати цих новаторських досліджень були опубліковані у престижному науковому журналі Journal of Hazardous Materials.

Класифікація та походження “гарячих частинок”

Вчені виділяють три основні класи “гарячих частинок”, кожна з яких має унікальне походження та властивості. Перший клас зберігає хімічні та фізичні характеристики, максимально наближені до первинного ядерного палива – діоксиду урану. Другий клас, ймовірно, утворився внаслідок різкого температурного стрибка в реакторі, що призвело до злиття розплавленого палива із захисним шаром цирконію. Ці частинки можуть бути як повністю вкриті цирконієм, так і сплавлені з ним. Третій клас виник через масштабну пожежу на графітовому сповільнювачі, яка тривала десять днів. Під час цього процесу паливо зазнало окислення, утворюючи нестабільні сполуки оксидів урану, зокрема октоксид триурану. Ця речовина швидко розпадається на мікроскопічні частинки, які легко переносяться вітром, становлячи значну небезпеку при вдиханні.

Технології дослідження та несподівані висновки

Для проведення першого в історії фазового аналізу настільки радіоактивних фрагментів, вчені застосували складні методи. Зразки “гарячих частинок” були закріплені на вольфрамових електродах та, пройшовши декілька етапів захисту, відправлені до дослідницької станції у французькому місті Гренобль. Кристалограф доктор Крістоф Генніг та його команда розробили унікальну методику дослідження: кожна частинка піддавалася впливу вузькосфокусованого рентгенівського променя (діаметром близько 100 мікрометрів) і була просканована з 2000 різних кутів. Це дозволило детально зафіксувати взаємодію променів із внутрішньою структурою матеріалу.

Результати виявилися вражаючими: кристалічна структура ядерного палива у досліджених зразках практично не змінилася за 40 років. Це свідчить про значно вищу хімічну стабільність чорнобильських “гарячих частинок”, ніж передбачалося раніше. Крім того, частинки ефективно утримують продукти поділу всередині себе, що може позитивно впливати на стан ґрунтів та водних ресурсів у зоні відчуження.

Однак, вчені наголошують, що висновки базуються лише на шести зразках з двох локацій, і кожна частинка має унікальну структуру. Тому для формування більш загальних висновків про стабільність чорнобильських частинок та оцінки ризиків для здоров’я необхідні подальші, масштабніші дослідження з більшою кількістю зразків з різних регіонів. Важливо пам’ятати, що навіть при переважно однорідному розпаді, завжди існують виняткові, більш стійкі частинки, які можуть вивільняти радіонукліди протягом тривалого часу.