По итогам четырех десятилетий после самой крупной в мире аварии на ядерном объекте ученые продолжают исследовать частицы радиоактивного топлива, выбросившиеся в атмосферу после взрыва Чернобыля. Исследователи анализировали шесть частиц топлива, извлечённых из Чернобыльской зоны отчуждения, и пытались понять, как они сохранились за десятилетия и насколько устойчивой оказалась их кристаллическая структура. Данные публикации поступают в Journal of Hazardous Materials.

Ученые разделили изученные образцы на три класса в зависимости от того, что произошло с ними во время исходной аварии: некоторые частично расплавились и слились с покрытием из циркония, другие остались близкими к исходному ураний(IV) диоксиду, третьи образовались при возгорании графитового замедлителя. Эти различия в составе влияют на темпы деградации и поведение в окружающей среде. По словам физика Tobias Weissenborn, существует три типа частиц, которые демонстрируют разную химическую и физическую идентичность по отношению к исходному топливу.

Размеры частиц варьировались в диапазоне примерно от 8 до 50 микрометров, и все они были взяты внутри зоны отчуждения. Для изучения внутренней структуры использовали дифракционный анализ: кристаллическую решётку определяли по тому, как рентгеновские лучи отражаются от образца. По словам кристаллографа Christoph Hennig из HZDR, поверхности образцов вращали в рентгеновском луче толщиной около 100 микрометров и измеряли их под 2000 углами, чтобы зафиксировать все отражения.

По результатам анализа для всех трёх классов частиц сохранность структуры топливной матрицы оказалась в целом сохранной: это свидетельствует о большем химическом сопротивлении, чем предполагалось ранее. Исследователи подчёркивают, что это значит, что значительную часть радиоактивного материала по-прежнему удерживает сам топливный кристалл, и его деградационные процессы могут протекать медленнее, чем ожидалось. В публикации отмечают, что эти находки помогают лучше понять, как группируются частицы после аварии и как химические реакции в дальнейшем изменяли состав кристаллов топлива.

Авторы подчёркивают потенциальную позитивную интерпретацию: частицы могут выбрасывать радионуклиды в окружающую среду медленнее, чем считалось ранее. Однако это не означает безопасность возвращения в зону или отсутствие рисков: материалы остаются опасными десятилетиями, и inhalation или попадание частиц в ветер может создавать угрозу здоровью. Ученые констатируют, что шесть частиц — это маленькая выборка, и для надёжной оценки рисков в Чернобыле потребуются более обширные данные за длительный период.