Černobyľ po 40 rokoch opäť prekvapil vedcov. Odhalili nečakanú vlastnosť rádioaktívneho paliva

Štyri desaťročia po havárii v Černobyle zostávajú v okolitej pôde mikroskopické kúsky jadrového paliva, ktoré sú stále vysoko rádioaktívne. Nový výskum však priniesol nečakané zistenie. Kryštálová štruktúra časti paliva sa za približne 40 rokov rozpadla podstatne menej, než vedci očakávali.

Tím z Leibniz University Hannover a Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf skúmal šesť takzvaných „hot particles“, teda vysoko rádioaktívnych mikročastíc vyvrhnutých zo štvrtého reaktora pri havárii v roku 1986. Merali iba 8 až 50 mikrometrov, no aj dnes v sebe nesú rádioaktívne produkty štiepenia. Výsledky vyšli v odbornom časopise Journal of Hazardous Materials.

Zistenie môže pomôcť spresniť modely toho, ako sa bude rádioaktívny materiál v černobyľskej vylúčenej zóne správať v ďalších desaťročiach.

Palivo prežilo explóziu aj štyri desaťročia v pôde

Pri havárii sa do okolia nedostal iba rádioaktívny prach. Explózia a následný požiar rozptýlili aj drobné fragmenty samotného jadrového paliva.

Výskumníci ich rozdeľujú do viacerých skupín. Niektoré zostali chemicky aj fyzikálne veľmi podobné pôvodnému oxidu uraničitému UO₂, ktorý tvoril palivo reaktora. Ďalšie sa počas extrémnych teplôt čiastočne alebo úplne spojili so zirkóniom z obalu palivových článkov. V skúmaných časticiach vedci identifikovali fázy UO₂, U₃O₈, U₄O₉ a zmesi obsahujúce zirkónium.

Rozdiel je dôležitý. Chemická forma uránu ovplyvňuje, ako rýchlo sa materiál v pôde rozkladá a ako jednoducho sa z neho môžu rádioaktívne látky dostať do vody alebo ďalších častí životného prostredia. Práve tu prišlo prekvapenie. Štruktúra jadrového paliva bola vo viacerých skúmaných časticiach stále do veľkej miery zachovaná.

Každú časticu snímali z 2 000 uhlov

Bežný mikroskop na takúto analýzu nestačí. Výskumníci preto častice izolovali zo vzoriek ukrajinskej pôdy a previezli ich do zariadenia European Synchrotron Radiation Facility vo francúzskom Grenobli.

Použili vysokoenergetickú synchrotrónovú röntgenovú difrakciu. Časticu postupne otáčali v lúči širokom približne 100 mikrometrov a zaznamenali ju približne z 2 000 rôznych uhlov. Z rozloženia difrakčných signálov potom dokázali rekonštruovať kryštálové fázy materiálu.

Takto zistili, že najmä štruktúry UO₂ a U₄O₉ zostali pozoruhodne dobre zachované aj po desaťročiach pôsobenia okolitého prostredia.

ChatGPT

Nie je to pritom jediný výskum, ktorý ukazuje mimoriadnu odolnosť černobyľského paliva. Iná štúdia publikovaná tento rok analyzovala približne 20-mikrometrovú časticu nájdenú 14,5 kilometra od elektrárne. Aj tá si po 35 rokoch v pôde zachovala veľkú časť pôvodnej štruktúry a oxidačného stavu uránu.

Stabilita môže byť paradoxne dobrou správou

Slovo „stabilný“ v tomto prípade neznamená, že materiál prestal byť rádioaktívny alebo bezpečný.

Znamená, že jeho chemická a kryštálová matrica sa nerozpadá tak rýchlo, ako sa predpokladalo. Tá môže fungovať ako prirodzená bariéra a zadržiavať produkty štiepenia a aktinoidy vo vnútri častice, namiesto toho, aby sa rýchlejšie uvoľňovali do pôdy či podzemnej vody. Phys.org

Má to však aj druhú stranu. Veľmi odolná častica môže v prostredí zostať celé desaťročia a rádioaktívne látky začať uvoľňovať až oveľa neskôr.

Práve preto vedci nechcú z výsledkov robiť závery o bezpečnosti celej oblasti. Analyzovali iba šesť častíc z dvoch lokalít a každá mala trochu inú štruktúru. Na zmapovanie celej vylúčenej zóny by bolo potrebné preskúmať výrazne väčší počet vzoriek.

chnpp.gov.ua

Neznamená to, že sa Černobyľ stal bezpečným

Autori výslovne upozorňujú, že výsledky nemožno použiť ako argument na rušenie obmedzení v černobyľskej zóne. Rádioaktívne častice zostávajú nebezpečné a jednotlivé fragmenty sa môžu správať úplne odlišne.

Výskum má význam hlavne pre dlhodobé modelovanie kontaminácie a plánovanie likvidácie materiálov po jadrových haváriách. Vedci už pokračujú analýzou ďalších, ešte rádioaktívnejších transuránových fáz.

Černobyľ pritom stále rieši aj fyzickú likvidáciu následkov havárie. Nedávno sa po desaťročiach začal presúvať prvý spracovaný rádioaktívny odpad do nového úložiska. Ide však o inú kategóriu materiálu než mikroskopické fragmenty paliva rozptýlené pri explózii.

Nové zistenia tak ukazujú zvláštny paradox černobyľskej katastrofy. Niektoré z najmenších zvyškov zničeného reaktora prežili štyri desaťročia v prostredí takmer v stave, v akom ho opustili. Pre vedcov je teraz kľúčové zistiť, ako dlho takto vydržia a kedy začnú rádioaktívny obsah uvoľňovať rýchlejšie.

Čítajte viac z kategórie: Novinky