Спустя четыре десятилетия после катастрофы на Чернобыльской АЭС микроскопические фрагменты топливных элементов, рассеянные в почве зоны отчуждения, сохранили кристаллическую решетку практически без изменений. К такому выводу пришли физики из Ганноверского университета имени Лейбница и Центра имени Гельмгольца Дрезден-Россендорф. Результаты их работы опубликованы в научном издании Journal of Hazardous Materials, сообщает Ridlife.
Анализ "горячих частиц"
В фокусе внимания ученых оказались так называемые "горячие частицы" — микрофрагменты разрушенных тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) размером от 8 до 50 микрометров. Пробы были отобраны в различных секторах зоны отчуждения. Часть изученных микрочастиц состояла из чистого диоксида урана, другие представляли собой сплавы с элементами циркониевых оболочек или следами реакторного графита.
Для оценки сохранности материалов исследователи применили методы синхротронной рентгеновской микротомографии и дифракции. Сканирование образцов под тысячами углов позволило построить их точные трехмерные модели. Анализ показал, что, вопреки гипотезам о быстром химическом разрушении оксида урана под воздействием влаги и температурных колебаний, кристаллическая структура большинства частиц осталась плотной и недеградированной.
Двоякий эффект для радиоэкологии
Устойчивость урановой матрицы имеет как положительные, так и негативные экологические последствия.
С одной стороны, сохранность кристаллической структуры препятствует вымыванию радионуклидов: изотопы остаются заблокированными внутри минералоподобного каркаса. Это значительно снижает скорость их диффузии в грунтовые воды и миграции в прилегающие речные системы.
С другой стороны, нерастворимость частиц сохраняет высокий уровень ингаляционной опасности. Находясь в верхнем слое почвы, микрочастицы могут подниматься в воздух при сильных порывах ветра, движении тяжелой техники или торфяных и лесных пожарах. При попадании в дыхательные пути взвесь оседает в легочной ткани, становясь источником локального и длительного альфа– и бета-облучения, что существенно повышает риск развития бронхолегочных патологий и злокачественных новообразований.
Авторы исследования отмечают, что высокая механическая и химическая прочность фрагментов топлива увеличивает расчетные сроки естественной стабилизации экосистемы. Этот фактор необходимо учитывать при оценке радиационных рисков и разработке регламентов противопожарной безопасности в зоне отчуждения на десятилетия вперед.