Praėjus beveik 40 metų po Černobylio atominės elektrinės avarijos, aplinkoje vis dar aptinkamos mikroskopinės radioaktyvios dalelės, kurios, kaip paaiškėjo, gali būti stabilesnės nei manyta. Naujas tyrimas rodo, kad dalies tokių dalelių vidinė kristalinė sandara per dešimtmečius suiro gerokai mažiau, nei tikėjosi mokslininkai.
Šis atradimas svarbus ne tik istorinei avarijos analizei. Jis gali pakeisti supratimą, kaip radionuklidai ilgainiui migruoja dirvožemyje ir vandenyje, kokiomis sąlygomis tarša „atsiriša“ nuo kietųjų dalelių ir kada rizika gali išaugti dėl naujų išorinių veiksnių.
Kodėl dalelės svarbios ir šiandien
Po reaktoriaus sprogimo į aplinką pateko įvairių frakcijų medžiagų mišinys: nuo didesnių fragmentų iki 8–50 mikrometrų dydžio dulkių dalelių. Būtent tokio dydžio dalelės kelia ypatingą susirūpinimą, nes jos gali būti pakeliamos vėjo, vėl nusėsti kitur ir, patekusios į kvėpavimo takus, tapti tiesioginiu apšvitos šaltiniu.
Nors dalis radionuklidų per kelis dešimtmečius jau yra suskilę, problema neišnyksta automatiškai. Ilgaamžiai izotopai, tokie kaip cezis-137 ar stroncis-90, o taip pat transuraniniai elementai, gali išlikti aplinkoje ilgai, o jų elgsena priklauso ne tik nuo pusėjimo trukmės, bet ir nuo to, kokioje cheminėje ir kristalinėje formoje jie „įkalinti“.
Ką parodė tyrimas: trys dalelių tipai
Tyrime nagrinėtos dalelės buvo priskirtos kelioms grupėms pagal jų kilmę ir sudėtį. Pirmajai grupei priskiriamos dalelės, kurios savo cheminėmis ir fizinėmis savybėmis vis dar panašios į branduolinį kurą, ypač urano dioksidą.
Antroji grupė siejama su itin aukšta temperatūra reaktoriaus viduje, kai išsilydęs kuras galėjo susimaišyti su cirkoniu. Cirkonis plačiai naudojamas kuro strypų apvalkaluose dėl atsparumo, tačiau avarijos sąlygomis tokie lydiniai gali suformuoti sudėtingas, skirtingai irtančias struktūras.
Trečioji grupė siejama su grafito degimu. Grafitas RBMK tipo reaktoriuose buvo naudojamas neutronams lėtinti, tačiau avarijos metu jis užsidegė ir degė apie 10 dienų, o tai galėjo keisti kuro oksidacijos kelią ir formuoti mechaniškai trapesnius junginius.
Kaip mokslininkai „pamatė“ vidų
Ilgalaikės taršos elgseną sunku prognozuoti, nes skirtingos urano oksidų formos ir jų mišiniai suyra nevienodai. Norint suprasti, kodėl vienos dalelės skyla greičiau, o kitos išlieka, reikia itin tikslių metodų, galinčių nustatyti atomų išsidėstymą kristalinėje gardelėje.
Tyrėjai pasitelkė rentgeno spindulių difrakciją, taikant sinchrotroninę spinduliuotę. Tokia metodika leidžia analizuoti labai mažus mėginius dideliu tikslumu, o iš difrakcijos vaizdo spręsti apie skirtingas kristalines fazes dalelės viduje.
„Kiekviena dalelė turi savitą vidinę sandarą, o mes ištyrėme tik šešias daleles iš dviejų skirtingų vietų“, – sakė tyrime dalyvavęs fizikas Tobias Weissenborn.
Netikėta išvada ir ką ji gali reikšti
Didžiausia staigmena buvo ta, kad visose šešiose ištirtose dalelėse branduolinio kuro komponentai išsaugojo reikšmingą pirminės kristalinės struktūros dalį. Tai leidžia manyti, kad bent dalis avarijos metu susidariusių fragmentų gali būti chemiškai stabilesni ir „užrakinti“ radionuklidus ilgiau, nei prognozuota ankstesniais modeliais.
Tokia stabilumo užuomina turi dvi puses. Iš vienos pusės, jei radionuklidai ilgiau lieka dalelėse, jų greitas išplovimas į gruntinius vandenis gali būti lėtesnis. Iš kitos pusės, rizika gali išlikti ilgiau, o taršos „pikas“ tam tikrose vietose gali pasislinkti laike, jei vėliau pasikeitus sąlygoms dalelės ims irti intensyviau.
Mokslininkai pabrėžia, kad šių rezultatų negalima interpretuoti kaip žinios, jog tarša tampa nepavojinga. Maža imtis reiškia, kad būtini platesni tyrimai, apimantys daugiau vietovių ir didesnį dalelių skaičių, kad būtų galima patikimiau vertinti visos teritorijos ilgalaikes tendencijas.
Kodėl prognozės išlieka sudėtingos
Net turint daugiau duomenų, ilgalaikė rizika išlieka sunkiai nuspėjama, nes dalelės skiriasi sudėtimi, poringumu, oksidacijos laipsniu ir atsparumu drėgmei, temperatūrai ar mechaniniam poveikiui. Skirtumai reiškia, kad radionuklidų išsiskyrimas gali vykti nevienodai, o atskiros „ilgaamžės“ dalelės gali tapti vėlyvu taršos šaltiniu.
Todėl praktiniu požiūriu tokie tyrimai svarbūs vertinant, kokios stebėsenos priemonės reikalingos, kuriose vietose verta sutelkti matavimus ir kaip tikslinti aplinkos taršos sklaidos modelius. Tyrėjai planuoja tęsti darbus, daugiau dėmesio skirdami ypač radioaktyvioms transuraninių elementų fazėms ir jų stabilumui.
Leave a Reply