Четири десетилетия след най-тежката авария в историята на ядрената енергетика учените продължават да изследват последиците от катастрофата в Чернобил. Този път вниманието им е насочено към радиоактивните частици, разпръснати при експлозията на реактора. Целта е да установят какво се е случило с ядреното гориво през изминалите години и в какво състояние се намира то днес.

Начинът, по който тези миниатюрни частици са се променяли под въздействието на атмосферните условия и естествените процеси на разпадане, може да даде ценна информация за безопасността на ядрените централи в бъдеще. Резултатите биха помогнали и да се прецени кога хората ще могат да се завърнат в района на Чернобил без специално защитно облекло. Засега радиоактивното замърсяване остава сериозна пречка за това – обстоятелство, което обяснява и защо в Хирошима и Нагасаки днес може да се живее, а в Чернобил – не.

Най-изненадващият резултат от новото изследване е изключителната устойчивост на радиоактивните частици. Оказва се, че структурата им се е запазила много по-добре, отколкото учените са предполагали.

Това означава, че по-голямата част от радиоактивните вещества все още се задържа във вътрешността им.

Изследването е дело на учени от Университета „Лайбниц“ в Хановер и Центъра „Хелмхолц“ в Дрезден-Росендорф (HZDR), Германия. Резултатите са публикувани в научното списание Journal of Hazardous Materials.

Три вида частици, образувани при експлозията

Учените са изследвали общо шест частици от ядреното гориво, като са ги разделили на три групи според промените, които са претърпели по време на аварията. При някои от тях например високата температура е довела до разтопяване и сливане на горивото с циркониевата му обвивка.

„Различаваме три вида частици“, обяснява физикът Тобиас Вайсенборн от Университета „Лайбниц“ в Хановер.

„Първата група включва частици, които по своите химични и физични свойства все още са много близки до първоначалното ядрено гориво – урановия диоксид.

Във втората попадат частици, които са частично или изцяло покрити с цирконий или са напълно слети с циркониевата си обвивка. Третият вид се е образувал при възпламеняването на графитния забавител на неутрони.“

Учените са изследвали шест различни радиоактивни частици от Чернобил. (Weissenborn et al., J. Hazard. Mater., 2026)

Трите групи се различават по химичния си състав, а от него зависи и как ще протича разграждането им с течение на времето. Изследваните частици са с размери между 8 и 50 микрометра – толкова малки, че поне 20 от тях биха се побрали в един милиметър. Всички проби са взети от забранената зона около Чернобил.

Какво разкриват рентгеновите лъчи?

За да надникнат във вътрешността на микроскопичните частици, изследователите са използвали рентгенов дифракционен анализ. Методът позволява да се установи как са подредени атомите в кристалната структура на даден материал според начина, по който рентгеновите лъчи се разсейват при преминаването си през него.

„Завъртяхме всяка частица на пълен оборот в рентгенов лъч, фокусиран в сноп с ширина едва 100 микрометра – приблизително колкото дебелината на човешки косъм“, разказва кристалографът Кристоф Хениг от HZDR.

„Направихме измервания на всяка частица от 2000 различни ъгъла, за да регистрираме всички отражения без пропуски.“

Резултатите и при трите групи показват едно и също: структурата, в която се съдържа ядреното гориво, до голяма степен е запазена. Това говори за значително по-висока химична устойчивост на частиците, отколкото се е смятало досега.

Изследването хвърля повече светлина и върху вътрешния им строеж. То помага на учените да разберат по-добре как самата експлозия и последвалите химични реакции са променили състава на кристалите в ядреното гориво.

„Нашите резултати показват, че частиците от ядреното гориво в Чернобил представляват изключително устойчиви вместилища на радиоактивни вещества“, пишат авторите на изследването.

Добрата новина: радиоактивните вещества се освобождават по-бавно от очакваното

Според учените откритието дава известни основания за оптимизъм. Запазената структура на частиците предполага, че радиоактивните вещества могат да попадат в околната среда много по-бавно, отколкото се е предполагало.

Това обаче не означава, че районът вече е безопасен за обитаване. Новите данни по-скоро ще помогнат за по-точна оценка на дългосрочните екологични рискове.

Четири десетилетия след катастрофата въпросите за безопасността и трайните последици от радиоактивното замърсяване остават актуални. Мащабът на бедствието и отражението му върху огромни територии са припомнени и в публикацията на „Обекти“ „40 години от аварията в Чернобил“.

Опасността обаче няма да изчезне скоро

Има и друга, далеч по-тревожна страна на откритието.

Макар радиоактивните вещества да остават затворени в частиците, те не са изчезнали. Ето защо тези микроскопични остатъци от ядреното гориво ще продължат да представляват опасност още десетилетия наред.

Вдишването им крие изключително сериозни рискове за здравето. Освен това частиците могат лесно да бъдат вдигнати от земята и отново да попаднат във въздуха под въздействието на вятъра, ерозията или движението на животни.

Последното е особено важно, тъй като през годините дивата природа постепенно е завладяла изоставената радиоактивна зона. Животните се движат свободно из териториите, от които хората са се оттеглили, а въздействието на замърсената среда върху тях продължава да бъде обект на научни изследвания. Сред интересните открития в тази област е и установеното генетично различие между кучетата в Чернобил и други кучешки популации по света.

Авторите на новото проучване подчертават и едно важно ограничение на резултатите си: анализирани са само шест частици, събрани от две места. Това е твърде малка извадка, за да се правят категорични заключения за състоянието на цялата забранена зона. За надеждна оценка на рисковете ще са необходими много повече данни, събирани и проследявани в продължение на години.

„Дори да успеем да изчислим някакви средни стойности, това пак няма да ни позволи да правим общовалидни заключения за рисковете за здравето в региона“, предупреждава Вайсенборн.

„Дори частиците да се разграждат с приблизително еднакви темпове, винаги ще има изключения – по-устойчиви частици, които ще освободят съдържащите се в тях радионуклиди на по-късен етап.“

Изследването е публикувано в научното списание Journal of Hazardous Materials.