Исследователи Ганноверского университета имени Лейбница и Центра имени Гельмгольца Дрезден-Россендорф (HZDR) изучили шесть микроскопических высокорадиоактивных фрагментов, которые были выброшены из разрушенного реактора Чернобыльской АЭС после аварии 1986 года. Анализ показал, что эти «горячие частицы» гораздо стабильнее, чем считалось раньше, сообщил HZDR 6 октября. Работа опубликована в журнале Journal of Hazardous Materials.

Что это за частицы. Их размер — от 8 до 50 микрометров, и спустя 40 лет они по-прежнему сильно радиоактивны: участки, откуда они происходят, и сейчас можно посещать только в защитном костюме. Физик Тобиас Вайссенборн из Ганноверского университета выделяет три класса таких частиц. Первые химически и физически всё ещё очень похожи на ядерное топливо — диоксид урана. Вторые частично или полностью заключены в защитную оболочку из циркония или сплавились с ней: они образовались, когда температура в реакторе резко выросла и топливо расплавилось. Третьи появились при пожаре графитового замедлителя, который горел десять дней: топливо окислилось до разных оксидов урана, например U₃O₈. Это механически нестойкое соединение быстро распадается на микроскопическую пыль, которую легко переносит ветер, а вдыхание такой пыли серьёзно опасно для здоровья.

Как их изучали. Частицы выделили из украинских образцов почвы, закрепили на вольфрамовых электродах и в нескольких защитных оболочках отправили в Гренобль, на станцию Rossendorf Beamline. Там команда кристаллографа HZDR Кристофа Хеннига провела рентгенодифракционный анализ: каждую частицу полностью вращали в рентгеновском пучке шириной 100 микрометров — примерно с человеческий волос — и измеряли под 2000 разными углами. По данным HZDR, это первое успешное структурное исследование таких частиц. В статье авторы сообщают, что нашли в них фазы UO₂, U₃O₈, U₄O₉ и смешанные фазы с цирконием.

Что получилось. Кристаллическая структура ядерного топлива в изученных частицах в основном сохранилась до сих пор, то есть остатки аварии химически стабильнее, чем предполагалось. Продукты деления остаются внутри частиц — по словам исследователей, это может быть хорошей новостью для почвы и воды вокруг Чернобыля. Сохранившиеся UO₂ и U₄O₉, как пишут авторы в статье, вероятно, и в ближайшем будущем будут удерживать продукты деления и актиниды. Такие данные могут помочь точнее оценивать риски для здоровья от радиоактивных частиц.

Оговорки авторов. «Каждая частица устроена по-своему, а в нашем эксперименте изучено лишь шесть частиц из двух разных мест», — предупреждает Вайссенборн. Чтобы делать общие выводы о стабильности чернобыльских частиц, нужно собрать образцы в гораздо большем числе мест и изучить намного больше частиц. И даже средние значения не позволят делать универсальные заявления о рисках для здоровья в регионе: всегда найдутся более стойкие частицы, которые высвободят радионуклиды позже. Поэтому, как подчёркивается в сообщении HZDR, отменить Чернобыльскую зону отчуждения в обозримом будущем не получится. Вайссенборн и Хенниг уже ведут следующие эксперименты — с высокорадиоактивными трансурановыми фазами.