Четири десетилетия след ядрената катастрофа в Чернобил учени направиха изненадващо откритие , което променя представите за дългосрочното радиоактивно замърсяване . Микроскопични частици от разрушения реактор се оказват значително по-устойчиви, отколкото се е предполагало.
На 26 април 1986 година експлозия в четвърти реактор на Чернобилската атомна електроцентрала предизвиква най-тежката авария в историята на ядрената енергетика.
В атмосферата попадат огромни количества радиоактивни вещества, които се разпространяват над значителна част от Европа.
Непосредствено около разрушения реактор остават и микроскопични фрагменти от ядреното гориво. Част от тях се отлагат в почвата, други попадат върху различни повърхности, а трети биват пренасяни от природните процеси.
Именно тези миниатюрни частици продължават да представляват интерес за учените десетилетия по-късно.
Сега германски изследователи установяват нещо, което може да се окаже особено важно за бъдещата оценка на радиоактивното замърсяване.
Изненадващо откритие в Чернобил: Радиоактивните частици са по-устойчиви, отколкото се смяташе
Екип от учени от университета „Лайбниц“ в Хановер и изследователския център „Хелмхолц“ в Дрезден-Росендорф изследва радиоактивни фрагменти, останали след аварията.
Резултатите показват, че структурата на част от ядреното гориво е запазена в много по-добро състояние, отколкото предишните модели са предполагали.
Въпреки десетилетията, прекарани в замърсена почва и под влияние на дъжд, влага и други външни фактори, някои частици не са претърпели значително разрушаване.
Това означава, че част от радиоактивните вещества продължават да бъдат заключени в тяхната вътрешна структура.
На пръв поглед подобно откритие може да звучи като добра новина.
Когато радиоактивните елементи са задържани в относително стабилна твърда матрица, те може да преминават по-бавно в околната среда чрез разтваряне.
Но има и друга страна.
Същите частици могат да съществуват продължително време, запазвайки радиоактивния си товар.
Така замърсяването може да остане проблем за бъдещите поколения.
Шест миниатюрни частици разкриват историята на ядрената катастрофа
За своето проучване изследователите избират шест силно радиоактивни частици, събрани от две различни места в забранената зона около Чернобил.
Размерите им са изключително малки – между 8 и 50 микрометра.
За сравнение, човешкият косъм често е дебел няколко десетки микрометра.
Това означава, че някои от изследваните частици са практически невидими с просто око.
Въпреки миниатюрните си размери те могат да съдържат радиоактивни елементи от разрушеното ядрено гориво.
Учените разделят фрагментите на три основни групи според начина, по който са се образували по време на аварията.
Първата група включва частици, чийто състав остава близък до този на първоначалното ядрено гориво – уранов диоксид.
Втората обхваща фрагменти, при които ядреното гориво се е смесило или сляло с циркониеви съединения, произхождащи от обвивката на горивните елементи.
Третата група включва частици, претърпели допълнителни химически промени при високите температури и пожарите в реактора, включително във връзка с горенето на графитния забавител.
Различният им състав е особено важен, защото определя колко устойчиви могат да бъдат при продължително излагане на околната среда.
Как учените надникнаха във вътрешността на радиоактивния прах?
За да изследват частиците, специалистите използват високопрецизна рентгенова дифракция със синхротронно излъчване.
Технологията позволява да бъде установено как са подредени атомите във вътрешността на даден материал.
Вместо просто да разглеждат повърхността на частиците, учените анализират кристалната им структура.
Физикът Тобиас Вайсенборн и неговите колеги искат да разберат кои химически съединения са се запазили и кои са били променени през десетилетията след аварията.
Изследването е проведено със специализирана апаратура на Европейския синхротрон в Гренобъл, Франция.
Частиците са поставени в силно фокусиран рентгенов лъч и са завъртани под различни ъгли.
Според кристалографа Кристоф Хениг от изследователския център „Хелмхолц“ всяка частица е изследвана от приблизително 2000 различни позиции.
Този подход позволява да бъдат регистрирани множество отражения на рентгеновите лъчи и да се реконструира кристалният състав с голяма точност.
Така учените успяват да получат информация, която не може да бъде установена само чрез обикновено микроскопско наблюдение.
Какво откриха в частиците от разрушения реактор?
Анализът установява наличието на различни уранови оксиди, включително UO₂, U₃O₈ и U₄O₉, както и съединения, съдържащи цирконий.
Особено важни се оказват структурите на урановия диоксид и определени други уранови оксиди.
Те до голяма степен са запазили своята кристална подредба въпреки продължителното излагане на природни условия.
Това подсказва, че могат да задържат в себе си продукти от ядреното делене и други радиоактивни елементи по-дълго от очакваното.
В научната публикация изследователите описват тези структури като устойчиви матрици, които ограничават освобождаването на включените в тях вещества.
Това не означава, че радиоактивните частици са станали безвредни.
Напротив – част от потенциално опасния материал все още се намира в тях.
Най-важният въпрос е кога и при какви условия той би могъл да бъде освободен.
Защо това откритие едновременно успокоява и тревожи учените?
Изследването има две важни последици.
От една страна, по-голямата химическа устойчивост означава, че част от радиоактивните вещества може да се освобождават по-бавно в почвата и водата.
Това е съществено за оценката на възможното разпространение на замърсяването.
От друга страна, устойчивите частици могат да запазят опасните вещества в продължение на десетилетия.
Ако бъдат раздробени, преместени или попаднат в условия, които ускоряват разтварянето им, поведението на съдържащите се радионуклиди може да се промени.
Затова учените трябва да разберат не само колко стабилни са тези структури днес, но и как ще се държат след още 20, 50 или 100 години.
Стабилността на кристалната структура и радиоактивният разпад са различни процеси.
Дори една частица да запазва физическата си форма, радиоактивните изотопи в нея продължават да се разпадат според собствените си периоди на полуразпад.
Може ли радиоактивният прах от Чернобил отново да попадне във въздуха?
Една от причините за продължаващото наблюдение на замърсените територии е възможността радиоактивни частици да бъдат пренасяни отново.
Това може да се случи при движение на почвата, силен вятър, пожари, ерозия или човешка дейност.
Първоначално отложените върху земята частици не остават непременно завинаги на едно и също място.
Част от тях могат да бъдат премествани механично или да попаднат в прах, който се издига във въздуха.
Особено внимание изисква евентуалното вдишване на замърсени частици.
Рискът зависи от техния размер, активност, химически състав, количеството на попадналия в организма материал и продължителността на експозицията.
Изследването не определя конкретния здравен риск за хората от всяка отделна частица.
То предоставя информация за структурата и химическата устойчивост, която може да бъде използвана в бъдещи модели за радиационно замърсяване.
Кога Чернобил ще стане безопасен за хората?
Това е един от най-важните въпроси, свързани с катастрофата.
Четири десетилетия по-късно определени територии все още са под специален режим заради радиоактивното замърсяване.
Новото откритие не означава, че зоната на отчуждение скоро ще бъде отворена за свободно обитаване.
Напротив, изследователите предупреждават, че за подобни решения са необходими много по-подробни данни.
Необходимо е да се знае къде се намират радиоактивните вещества, в какви концентрации присъстват и как могат да достигнат до човека.
Трябва да бъдат оценени и различните възможни пътища на облъчване – чрез външна радиация, вдишване на замърсени частици или прием на радиоактивни вещества с храна и вода.
Съществено значение има и фактът, че различните части на Чернобилската зона не са еднакво замърсени.
Затова не може да се посочи една универсална дата, след която цялата територия автоматично ще стане безопасна.
Само шест частици – защо учените настояват за още изследвания?
Едно от основните ограничения на новото проучване е малкият брой анализирани проби.
Изследвани са общо шест частици, събрани от две местоположения.
Макар резултатите да са важни, те не могат автоматично да бъдат отнесени към всички радиоактивни фрагменти, разпръснати след аварията.
Различните частици са били подложени на различни температури, химически реакции и атмосферни условия.
Някои може да са запазили структурата си почти непокътната, докато други са се изменили значително.
Тобиас Вайсенборн предупреждава, че дори при наличието на средни стойности ще продължат да съществуват изключения.
Някои частици могат да бъдат по-устойчиви и да започнат да освобождават определени вещества значително по-късно.
Това означава, че замърсяването трябва да се разглежда като сложен и продължителен процес, а не като явление, което се развива по еднакъв начин навсякъде.
Как новото откритие може да помогне за безопасността на ядрените централи?
Резултатите имат значение не само за Чернобил.
При тежка авария в ядрено съоръжение могат да възникнат разнообразни химически съединения и частици, чието поведение трябва да бъде прогнозирано.
Колкото по-добре учените разбират как ядреното гориво реагира при много високи температури и как се променя след попадане в околната среда, толкова по-точни могат да бъдат моделите за дългосрочно замърсяване.
Тези знания са полезни и при управлението на радиоактивни отпадъци.
Изследването показва колко важно е да се анализират реални проби от засегнати територии, вместо да се разчита единствено на лабораторни модели.
Самият факт, че частици от Чернобил са останали структурно стабилни почти четири десетилетия, предоставя ценна информация за поведението на ядрените материали в естествени условия.
40 години след Чернобил катастрофата продължава да разкрива тайните си
Чернобилската авария от 1986 година остава едно от най-драматичните събития в историята на ядрената енергетика.
Последиците ѝ продължават да бъдат изучавани от поколения учени.
Новото германско изследване показва, че дори микроскопични частици могат да съхраняват информация за процесите, протекли в разрушения реактор.
Тяхната необичайна устойчивост предлага нов поглед към поведението на радиоактивните вещества в продължение на десетилетия.
Изводът е едновременно обнадеждаващ и тревожен: част от радиоактивния материал може да остава задържан по-дълго, отколкото се е предполагало, но това означава и че опасните частици могат да се запазят в околната среда още много години.
За учените следващата задача е да установят доколко тези резултати са характерни за останалите замърсени територии и как ще се промени поведението на радиоактивните вещества с течение на времето.
Защото 40 години след катастрофата Чернобил продължава да бъде не само историческо предупреждение, но и огромна научна лаборатория за изучаване на дългосрочните последствия от ядрените аварии.
Какво действително доказва изследването?
Научната публикация потвърждава, че в част от анализираните радиоактивни частици са се запазили устойчиви кристални структури на уранови съединения.
Това обаче не доказва, че всички частици в Чернобил имат еднакво поведение, че радиоактивността е изчезнала или че замърсените територии могат да се използват без ограничения.
За оценка на риска са необходими допълнителни изследвания върху по-голям брой проби, дългосрочно наблюдение и измервания на действителното облъчване.
