40 de ani mai târziu, contaminarea radioactivă de la Cernobîl nu este ce se așteptau oamenii de știință
La patruzeci de ani de la dezastrul de la Cernobîl, particulele radioactive microscopice rămân împrăștiate în solul din jur. Explozia care a devastat reactorul a eliberat cantități enorme de moloz, lăsând în urmă o contaminare care continuă să prezinte riscuri grave pentru sănătate. Chiar și după 40 de ani, particulele măsurând doar 8 până la 50 de micrometri rămân puternic radioactive, iar intrarea în zonele afectate necesită în continuare îmbrăcăminte de protecție. Oamenii de știință au analizat acum mai atent aceste mici rămășițe și au descoperit un rezultat surprinzător: unele și-au păstrat o mare parte din structura internă originală, în ciuda deceniilor de expunere la mediu.
Tipuri de particule radioactive
Există trei clase de astfel de particule, explică Tobias Weissenborn, fizician și candidat la doctorat la Universitatea Leibniz din Hanovra. Prima categorie o reprezintă particulele care sunt chimic și fizic foarte similare cu combustibilul nuclear dioxid de uraniu. Apoi, există particulele care sunt parțial sau complet încapsulate în stratul lor de zirconiu, sau fuzionate complet cu acesta. A doua categorie a apărut în timpul temperaturilor extreme atinse în interiorul reactorului. Pe măsură ce combustibilul nuclear s-a topit, s-a combinat cu zirconiul, un metal foarte rezistent folosit în stratul exterior de protecție al combustibilului. A treia categorie de particule a fost creată atunci când grafitul-moderator a luat foc, adaugă Weissenborn. În condiții normale de funcționare, grafitul-moderator încetinește neutronii rapizi, ajutând la susținerea reacției nucleare în lanț. În timpul dezastrului, însă, grafitul a luat foc și a continuat să ardă timp de zece zile. În acest proces, combustibilul s-a oxidat în diverse oxizi de uraniu, cum ar fi U3O8. Spre deosebire de materialele mai stabile, acest oxid de uraniu este fragil din punct de vedere mecanic și se poate fragmenta ușor în particule microscopice. Vântul poate transporta apoi aceste particule radioactive prin mediu, unde inhalarea lor prezintă riscuri grave pentru sănătate.
Analiza structurală a particulelor
În ciuda deceniilor de cercetare, oamenii de știință încă nu înțeleg pe deplin de ce particulele radioactive de la Cernobîl se descompun cu viteze diferite. Pe măsură ce aceste materiale sunt expuse la intemperii, ele pot produce mai multe forme de oxid de uraniu, făcând dificilă predicția comportamentului lor pe termen lung. Investigarea acestor modificări necesită echipamente excepțional de precise, inclusiv difracția de raze X cu synchrotron, o tehnică ce dezvăluie aranjamentul atomilor în interiorul materialelor cristaline. Dr. Christoph Hennig, un cristalograf la Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), a finalizat recent prima analiză structurală reușită a fragmentelor radioactive de acest tip la Rossendorf Beamline din Grenoble. Lucrând împreună cu Weissenborn, Hennig a analizat șase particule recuperate din regiunea Cernobîl. Identificând diferitele faze cristaline din interiorul lor, cercetătorii au obținut informații care ar putea ajuta la determinarea vitezei cu care substanțele radioactive scapă în mediul înconjurător. Colegii din Hanovra și eu am folosit diverse metode pentru a izola particulele din probele de sol ucrainene și a le atașa pe electrozi de tungsten, explică Weissenborn. Deoarece probele erau puternic radioactive, acestea au trebuit încapsulate în mai multe straturi de protecție înainte de a fi transportate la Grenoble. Acolo, echipa de cercetare a lui Hennig a folosit difracția de raze X pentru a le examina structurile interne, măsurând modul în care razele X se împrăștiau pe măsură ce treceau prin material. Mai întâi, a trebuit să ne dăm seama cum să examinăm structura particulelor, explică Christoph Hennig. În cele din urmă, am rotit complet particulele într-un fascicul de raze X focalizat la 100 de micrometri, cam grosimea unui fir de păr uman. Am măsurat fiecare particulă din 2.000 de unghiuri diferite pentru a capta fără cusur toate reflexiile. Măsurătorile au permis oamenilor de știință să distingă diferite faze de oxid de uraniu în interiorul fragmentelor radioactive, dezvăluind detalii care anterior erau inaccesibile.
Descoperiri surprinzătoare și implicații
Rezultatele au dezvăluit ceva neașteptat. În ciuda celor patru decenii petrecute în mediul înconjurător, combustibilul nuclear din cele șase particule examinate și-a păstrat o mare parte din structura cristalină originală. Acest lucru sugerează că cel puțin o parte din molozul radioactiv produs de dezastrul de la Cernobîl este mai stabil chimic decât credeau anterior cercetătorii. Această stabilitate ar putea avea implicații semnificative asupra mediului. În loc să elibereze rapid substanțe radioactive, particulele par capabile să rețină produșii de fisiune în structurile lor. Dacă acest comportament este mai răspândit, ar putea ajuta la limitarea mișcării contaminanților radioactivi în solul și apa din apropiere. Cu toate acestea, cercetătorii subliniază că descoperirile lor nu trebuie interpretate ca dovadă că contaminarea radioactivă de la Cernobîl devine inofensivă. Totuși, fiecare particulă are o structură diferită, avertizează Weissenborn, iar experimentul nostru a studiat doar șase astfel de particule din două locații diferite. Eșantionul relativ mic înseamnă că rezultatele nu pot stabili încă cum se comportă particulele radioactive în întreaga regiune contaminată. Pentru a înțelege mai complet stabilitatea lor, oamenii de știință ar trebui să investigheze multe particule suplimentare colectate dintr-o gamă mult mai largă de locații.
Provocări și cercetări viitoare
Chiar și cu date substanțial mai multe, predicția pericolelor pe termen lung ale molozului radioactiv de la Cernobîl ar rămâne dificilă. Particulele individuale pot diferi în compoziție, structură și rezistență la degradarea de mediu, afectând potențial momentul în care eliberează materiale radioactive. Și chiar dacă am obține niște medii la un moment dat, tot nu am putea face afirmații universale despre riscurile pentru sănătate în regiune, avertizează Weissenborn. Deoarece chiar dacă particulele se degradează într-un model în mare parte uniform, vor exista întotdeauna cazuri atipice, particule mai persistente, care vor elibera radionuclizi la un moment ulterior. Aceste particule persistente ar putea continua să elibereze substanțe radioactive mult timp după ce alte rămășițe s-au descompus, complicând eforturile de evaluare a contaminării viitoare și a riscurilor pentru sănătate. Din acest motiv, noile descoperiri nu sugerează că restricțiile privind Zona de Excluziune Cernobîl pot fi eliminate prea curând. Cercetarea consecințelor persistente ale dezastrului continuă. Weissenborn și Hennig desfășoară deja experimente suplimentare concentrate pe faze transuranice puternic radioactive găsite în molozul rămas. Munca lor ar putea oferi o imagine mai clară a modului în care materialele nucleare de la Cernobîl se modifică în timp și cât timp ar putea persista efectele lor asupra mediului.