ذرات رادیواکتیو چرنوبیل، مقاوم‌تر از تصور دانشمندان

وبگاه سای‌تِک‌دِیلی در گزارشی آورده است: چهار دهه پس از انفجار رآکتور هسته‌ای چرنوبیل در اوکراین در سال ۱۹۸۶ میلادی، گرد و غبار رادیواکتیو همچنان خاک اطراف این منطقه را آلوده کرده است. اندازه این ذرات بین ۸ تا ۵۰ میکرومتر است و به آن‌ها ذرات داغ می‌گویند، چون میزان تشعشع‌شان بسیار بالاست.

برای ارزیابی خطر این ذرات باید دانست آن‌ها چقدر سریع تجزیه می‌شوند و مواد رادیواکتیو آزاد می‌کنند؛ اما دانشمندان هنوز توضیح کاملی برای تفاوت سرعت فرسودگی آن‌ها ندارند. تحلیل ۶ قطعه از این ذرات توسط پژوهشگران دانشگاه لایبنیتس هانوفر و مرکز هلمهولتز درسدن‌روسندورف (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf ) نشان داد ساختار بلوری سوخت هسته‌ای تا حد زیادی دست‌نخورده مانده است.

این ذرات از نظر شیمیایی پایدارتر از تصور قبلی هستند و مواد ایجادشده هنگام شکافت هسته‌های اتم را در خود نگه می‌دارند. این موضوع می‌تواند آزادشدن مواد رادیواکتیو به خاک و آب اطراف را محدود کند و ارزیابی دقیق‌تری از خطر این ذرات به دست دهد.

بررسی ساختار هر ذره از دو هزار زاویه بررسی این قطعات نیازمند آزمایش‌های پیچیده پراش (پراکندگی) پرتو ایکس با سینکروترون بود؛ سینکروترون دستگاهی بزرگ است که پرتو ایکس بسیار قوی تولید می‌کند و ساختار داخلی مواد را از طریق نحوه پراکنده‌کردن این پرتو نشان می‌دهد. کریستوفر هنیگ (Christoph Hennig)، پژوهشگر مرکز هلمهولتز درسدن‌روسندورف و متخصص بلورشناسی، این بررسی را در خط پرتو روسندورف در شهر گرنوبل فرانسه انجام داد و با توبیاس وایسنبورن(Tobias Weissenborn)، فیزیکدان و دانشجوی دکتری دانشگاه لایبنیتس هانوفر، همکاری کرد.

وایسنبورن توضیح داد: ابتدا باید می‌فهمیدیم چگونه ساختار ذرات را بررسی کنیم. در نهایت، ذرات را در پرتوی ایکس چرخاندیم که تا ۱۰۰ میکرومتر(حدود ضخامت یک تار موی انسان) متمرکز شده بود.

هر ذره را از دو هزار زاویه مختلف اندازه‌گیری کردیم تا همه بازتاب‌ها را بدون وقفه ثبت کنیم. این اندازه‌گیری‌ها به پژوهشگران امکان داد شکل‌های بلوری متمایز (فازهای اکسیدی) را در نمونه‌ها شناسایی کنند.

این تحلیل می‌تواند به تخمین سرعت آزادشدن مواد رادیواکتیو هنگام تجزیه قطعات و تشکیل اکسیدهای مختلف اورانیوم کمک کند. دگرگونی سوخت با گرما و آتش ساختار این ذرات بازتاب شرایط مختلفی است که سوخت در طول فاجعه تجربه کرده است.

وایسنبورن توضیح داد: سه دسته از این ذرات وجود دارد. نخست، ذراتی که از نظر شیمیایی و فیزیکی هنوز بسیار شبیه سوخت هسته‌ای دی‌اکسید اورانیوم هستند.

سپس، ذراتی که به‌طور جزئی یا کامل در لایه زیرکونیوم خود پوشانده شده یا کاملاً با آن جوش خورده‌اند. ذرات حاوی سوخت و زیرکونیوم جوش‌خورده وقتی تشکیل شدند که دما در داخل رآکتور به‌شدت بالا رفت.

گرما سوخت را ذوب کرد و آن را به لایه محافظ زیرکونیوم (فلزی بسیار مقاوم) چسباند. وایسنبورن افزود: نوع سوم ذرات وقتی ایجاد شد که کندکننده گرافیتی آتش گرفت.

گرافیت معمولاً نوترون‌های سریع را کند می‌کند تا واکنش زنجیره‌ای هسته‌ای حفظ شود. در طول حادثه، گرافیتِ داخل رآکتور آتش گرفت و این آتش‌سوزی ده روز ادامه داشت.

او توضیح داد: در این فرایند، سوخت به اکسیدهای مختلف اورانیوم اکسید شد. این اکسیدها شامل اکسید اورانیوم/ U3O8 (یکی از ترکیبات اورانیوم) بود؛ ترکیبی که از نظر مکانیکی ناپایدار است و به‌راحتی به ذرات میکروسکوپی تبدیل می‌شود که باد می‌تواند آن‌ها را حمل کند.

استنشاق چنین گرد و غبار رادیواکتیوی خطرات جدی برای سلامتی دارد و ورود به مناطق آسیب‌دیده همچنان نیازمند لباس‌های محافظ است. ۶ ذره، کافی نیست پایداری مشاهده‌شده در این ۶ قطعه را نمی‌توان به کل منطقه آلوده تعمیم داد.

وایسنبورن هشدار داد: هر ذره ساختار متفاوتی دارد و آزمایش ما فقط شش ذره از دو مکان مختلف را بررسی کرده است. برای یافتن الگوهای گسترده‌تر، باید ذرات بسیار بیشتری از مکان‌های بیشتری بررسی شوند.

او افزود: حتی اگر در مقطعی میانگین‌هایی به‌دست آوریم، باز هم نمی‌توانیم ادعای کلی درباره خطرات سلامتی در منطقه ارائه دهیم. چون حتی اگر ذرات الگوی تجزیه نسبتاً یکنواختی داشته باشند، همیشه ذرات استثنایی و مقاوم‌تری وجود خواهند داشت که در زمان بعدی مواد رادیواکتیو آزاد می‌کنند.

بنابراین، این یافته‌ها هیچ مبنایی برای لغو محدودیت‌های منطقه ممنوعه چرنوبیل در آینده نزدیک فراهم نمی‌کند. وایسنبورن و هنیگ هم‌اکنون روی فازهای ترانس‌اورانیومی (عناصری با عدد اتمی بالاتر از اورانیوم) بسیار رادیواکتیو این بقایا آزمایش‌های بعدی را انجام می‌دهند.