Černobylio daleles tyrę mokslininkai nustebo: po 40 metų jos vis dar saugo tai, kas liko reaktoriuje

Praėjus keturiems dešimtmečiams po Černobylio atominės elektrinės katastrofos, jos pėdsakai tebėra ne tik apleistuose pastatuose ar užterštame dirvožemyje. Kai kurios avarijos metu iš reaktoriaus išmestos dalelės tokios mažos, kad jų vidinei sandarai ištirti prireikė specialios įrangos. Tačiau net ir praėjus tiek metų jos išlieka radioaktyvios.

Vokietijos mokslininkai ištyrė šešis mažyčius branduolinio kuro fragmentus, rastus dviejose vietose netoli elektrinės. Jie nustatė, kad dalyje šių fragmentų kuro kristalinė struktūra išliko stebėtinai gerai. Šis atradimas gali padėti geriau suprasti, kaip avarijos metu pasklidusios medžiagos elgiasi aplinkoje ir kada jos gali išskirti radioaktyviąsias medžiagas.

Vis dėlto tyrėjai pabrėžia: išlikusi struktūra nereiškia, kad dalelės tapo nepavojingos. Be to, šešių fragmentų tyrimas neleidžia spręsti apie visas Černobylio zonoje esančias radioaktyviąsias daleles.

Mažesnės už plauką, bet išlikusios po dešimtmečių

1986 metų balandžio 26-ąją sprogus ketvirtajam Černobylio atominės elektrinės reaktoriui, į aplinką pateko didžiulis kiekis radioaktyviųjų medžiagų. Tarp jų buvo ir mažyčių branduolinio kuro fragmentų, kurie nusėdo aplinkinėse teritorijose.

Dabar ištirtos dalelės yra vos 8–50 mikrometrų dydžio. Palyginti su kasdien matomais daiktais, tai sunkiai įsivaizduojamas dydis: viename milimetre tilptų bent 20 didžiausių iš šių fragmentų.

Dėl didelio radioaktyvumo tokie fragmentai vadinami „karštosiomis dalelėmis“. Šis pavadinimas nereiškia, kad jos būtinai yra karštos liečiant ar švyti. Jis atkreipia dėmesį į tai, kad mažame medžiagos gabalėlyje gali būti susitelkę radioaktyviųjų medžiagų.

Tyrimą atlikę Hanoverio Leibnico universiteto ir Helmholco centro Drezdene-Rozendorfe mokslininkai norėjo sužinoti, kas per ilgą laiką nutiko dalelių viduje. Atsakymas nustebino: kai kurios urano oksido struktūros buvo išlikusios gerokai geriau, nei tikėtasi.

Ką mokslininkai pamatė dalelių viduje?

Ištirti tokius mažus fragmentus nėra paprasta. Mokslininkams reikėjo ne tik aptikti ir atskirti radioaktyviąsias daleles nuo aplinkinių medžiagų, bet ir pažvelgti į jų vidinę sandarą.

Tam buvo panaudota sinchrotroninė rentgeno spinduliuotė – itin intensyvūs rentgeno spinduliai, leidžiantys tirti medžiagos kristalinę struktūrą. Matavimai atlikti Grenoblyje, Prancūzijoje, esančioje Rosendorfo spindulių linijoje.

Tyrėjai stebėjo, kaip rentgeno spinduliai sąveikauja su dalelių atomų struktūra. Pagal susidariusį vaizdą jie galėjo nustatyti, kokių kristalinių medžiagų yra kiekviename fragmente.

Analizė atskleidė kelias urano oksidų ir su cirkoniu susijusias struktūras. Ypač svarbu tai, kad kai kurių urano oksidų struktūrinis karkasas išliko palyginti nepakitęs. Mokslininkų vertinimu, toks karkasas gali ir toliau sulaikyti dalį jame esančių radioaktyviųjų medžiagų, užuot jas greitai išleidęs į aplinką.

Tai svarbu vertinant ilgalaikį užterštumą: medžiagos savybės gali turėti įtakos tam, kaip greitai radioaktyvieji elementai patenka į aplinkinį dirvožemį ar vandenį. Tačiau tyrimas dar neatsako, kaip šis procesas vyks su kiekviena Černobylio zonoje likusia dalele.

Černobylio daleles tyrę mokslininkai nustebo

Kodėl vienos dalelės atsparesnės už kitas?

Nors visi šie fragmentai siejami su ta pačia katastrofa, jų sudėtis nėra vienoda. Avarijos metu reaktoriuje tvyrant itin aukštai temperatūrai branduolinis kuras ir kitos medžiagos lydėsi, maišėsi ir keitėsi.

Kai kurios dalelės iki šiol savo sudėtimi ir savybėmis panašios į pirminį urano dioksido kurą. Kitos susiliejo su reaktoriaus kuro apvalkalo medžiagomis. Dar kitokios dalelės susidarė kurui oksiduojantis per avariją ir kilusį gaisrą.

Šie skirtumai gali nulemti, kaip fragmentai reaguoja į drėgmę, dirvožemį ir kitus aplinkos veiksnius. Vienos struktūros gali išlikti stabilesnės, o kitos – lengviau irti ar smulkėti. Todėl negalima manyti, kad visos radioaktyviosios dalelės per keturis dešimtmečius pasikeitė vienodai.

Mokslininkams vis dar svarbu išsiaiškinti, kodėl skirtingi fragmentai aplinkoje suyra nevienodu greičiu. Tam reikės daugiau mėginių iš įvairių vietovių.

Stabili struktūra dar nereiškia saugumo

Išgirdus, kad dalelė išliko stabili, gali pasirodyti, jog laikui bėgant ji tapo mažiau pavojinga. Tačiau čia kalbama apie du skirtingus dalykus.

Medžiagos struktūrinis ar cheminis stabilumas nusako, kaip ji keičiasi veikiama aplinkos. O radioaktyvusis skilimas vyksta atomų branduoliuose: nestabilūs branduoliai ilgainiui virsta kitais ir skleidžia spinduliuotę. Todėl dalelė gali ilgai išlaikyti savo struktūrą ir kartu išlikti radioaktyvi.

Jeigu fragmentas pradeda irti, jame esančios radioaktyviosios medžiagos gali išsiskirti ir kitaip pasiskirstyti aplinkoje. Kokiu greičiu tai vyksta, priklauso nuo pačios dalelės ir ją supančių sąlygų.

Skirtingose Černobylio zonos vietose užterštumas nevienodas. Vienų mėginių tyrimas negali pakeisti platesnių aplinkos ir radiacijos matavimų – jis tik papildo bendrą vaizdą, padėdamas suprasti, iš ko sudaryti konkretūs fragmentai.

Šešios dalelės atskleidė daug, bet ne viską

Naujo tyrimo rezultatai suteikia vertingos informacijos apie tai, kas po daugelio metų išliko branduolinio kuro fragmentų viduje. Tačiau pats tyrimas apėmė vos šešias daleles iš dviejų vietų, todėl jo išvadų negalima automatiškai pritaikyti visai užterštai teritorijai.

Kiti fragmentai gali būti kitokios sudėties, kitaip paveikti avarijos metu ir ilgainiui atsidūrę skirtingose aplinkos sąlygose. Norint patikimiau įvertinti jų savybes, reikėtų ištirti daugiau dalelių iš daugiau vietovių.

Mokslininkai tęsia tyrimus, siekdami geriau suprasti ir kitas radioaktyviųjų fragmentų sudedamąsias dalis. Jų darbas primena, kad Černobylio katastrofos pasekmės neišnyksta vien todėl, jog prabėgo dešimtmečiai. Net nematomos plika akimi dalelės vis dar gali saugoti informaciją apie tai, kas įvyko reaktoriuje, ir padėti tiksliau vertinti ilgalaikį užterštumą.