کشف غافلگیرکننده در چرنوبیل: ذرات سوخت هسته‌ای بعد از ۴۰ سال هنوز سالم‌اند

ذرات میکروسکوپی سوخت هسته‌ای چرنوبیل پس از ۴۰ سال هنوز ساختار خود را حفظ کرده‌اند؛ اما این مقاومت عجیب چه معنایی برای سلامت انسان و محیط‌زیست دارد؟ چهار دهه پس از فاجعه هسته‌ای چرنوبیل، دانشمندان دریافته‌اند که ذرات بسیار ریز سوخت هسته‌ای پراکنده‌شده در محیط، برخلاف انتظار همچنان ساختار خود را حفظ کرده‌اند.

این کشف از یک طرف امیدوارکننده است، زیرا نشان می‌دهد مواد رادیواکتیو احتمالاً با سرعت کمتری وارد محیط‌زیست می‌شوند؛ اما از طرف دیگر، به این معنا است که خطر آلودگی هسته‌ای همچنان پابرجاست و ممکن است دهه‌ها ادامه پیدا کند. به گزارش ساینس‌آلرت، پژوهشگران دانشگاه لایبنیتس هانوفر و مرکز هلمهولتس درسدن-روسندورف در آلمان، برای بررسی وضعیت سوخت هسته‌ای چرنوبیل، شش ذره رادیواکتیو را که از منطقه ممنوعه اطراف نیروگاه جمع‌آوری شده بودند، بررسی کردند.

هدف آن‌ها این بود که بفهمند ۴۰ سال قرارگرفتن در معرض شرایط محیطی چه تأثیری بر ساختار این ذرات گذاشته و آیا مواد خطرناک درون آن‌ها به‌تدریج آزاد شده‌اند یا خیر. نتایج نشان داد که ذرات سوخت هسته‌ای بسیار مقاوم‌تر از چیزی هستند که دانشمندان تصور می‌کردند.

ذرات بررسی‌شده بین ۸ تا ۵۰ میکرومتر اندازه داشتند؛ یعنی حتی بزرگ‌ترین آن‌ها نیز حدود ۲۰ برابر کوچک‌تر از یک میلی‌متر بود. با وجود ابعاد بسیار ریز، این ذرات می‌توانند حاوی مواد رادیواکتیوی باشند که ورودشان به بدن، به‌ویژه از راه تنفس، خطرناک است.

پژوهشگران ذرات را براساس تغییراتی که هنگام انفجار رآکتور تجربه کرده بودند، به سه گروه تقسیم کردند. گروه اول از نظر ساختار شیمیایی و فیزیکی همچنان شبیه سوخت اصلی رآکتور، یعنی دی‌اکسید اورانیوم بود.

گروه دوم شامل ذراتی می‌شد که براثر حرارت شدید، تا حدی یا به‌طور کامل با پوشش زیرکونیومی خود ترکیب شده بود. گروه سوم نیز در جریان آتش‌گرفتن گرافیت موجود در رآکتور شکل گرفته بود.

پایداری شگفت‌انگیز این ذرات نشان می‌دهد که مواد رادیواکتیو احتمالاً با سرعت کمتری از برآوردهای پیشین وارد محیط‌زیست می‌شوند دانشمندان برای بررسی دقیق‌تر، از پرتو ایکس استفاده کردند و هر ذره را از دو هزار زاویه مختلف مورد مطالعه قرار دادند. این روش به آن‌ها امکان داد ساختار بلوری ذرات را در مقیاس اتمی بررسی کنند و تغییرات ایجادشده در طول چهار دهه را بهتر بشناسند.

نتیجه غیرمنتظره بود: در هر سه گروه، ساختاری که مواد هسته‌ای را در خود نگه می‌دارد، تا حد زیادی دست‌نخورده باقی مانده بود. شاید عجیب به نظر برسد، اما مقاومت بالای این ذرات لزوماً خبر بدی نیست.

وقتی ساختار یک ذره رادیواکتیو پایدار باقی بماند، مواد خطرناک درون آن نیز ممکن است با سرعت کمتری وارد خاک، آب و سایر بخش‌های محیط‌زیست شوند. به بیان ساده، این ذرات مانند مخازن بسیار کوچکی عمل می‌کنند که مواد رادیواکتیو را درون خود نگه داشته‌اند.

هرچه ساختار مخزن دیرتر تخریب شود، احتمال آزادشدن سریع محتویات آن نیز کمتر خواهد بود. پژوهشگران معتقدند یافته‌های جدید نشان می‌دهد که سرعت آزادسازی مواد رادیواکتیو از برخی ذرات سوخت چرنوبیل احتمالاً کمتر از برآوردهای پیشین است.

این اطلاعات می‌تواند به ارزیابی دقیق‌تر خطرات بلندمدت آلودگی هسته‌ای و بهبود ایمنی نیروگاه‌های آینده کمک کند. اما مشکل مهمی وجود دارد: مواد رادیواکتیو هنوز همان‌جا هستند و سالم‌ماندن ذرات به معنای بی‌خطرشدن آن‌ها نیست.

ذرات بسیار ریز ممکن است براثر وزش باد، فرسایش خاک یا حرکت حیوانات دوباره در هوا پراکنده شوند. اگر این ذرات وارد دستگاه تنفسی انسان شوند، می‌توانند خطرات جدی برای سلامتی ایجاد کنند.

از طرفی، ساختار مقاوم آن‌ها ممکن است در آینده تخریب شود و مواد رادیواکتیو محبوس‌شده را آزاد کند. بنابراین، کشف جدید به معنای ایمن‌شدن منطقه ممنوعه چرنوبیل یا امکان بازگشت بدون تجهیزات محافظ نیست.

دانشمندان هشدار می‌دهند که برخی ذرات ممکن است دهه‌ها پایدار بمانند و مواد رادیواکتیو محبوس‌شده در خود را در آینده آزاد کنند پژوهشگران تأکید می‌کنند که نتایج مطالعه هنوز محدود است. آن‌ها فقط شش ذره را از دو نقطه منطقه ممنوعه بررسی کرده‌اند؛ درحالی‌که ذرات پراکنده‌شده در جریان فاجعه چرنوبیل می‌توانند ترکیب شیمیایی و رفتار متفاوتی داشته باشند.

توبیاس وایسنبورن، فیزیک‌دان دانشگاه لایبنیتس هانوفر، توضیح می‌دهد که حتی اگر دانشمندان بتوانند الگوی متوسط تخریب ذرات را مشخص کنند، باز هم نمی‌توانند درباره خطرات سلامتی در کل منطقه نتیجه‌گیری قطعی داشته باشند. به گفته او، همیشه ذراتی وجود خواهند داشت که مقاوم‌تر از بقیه هستند و ممکن است مواد رادیواکتیو خود را بسیار دیرتر آزاد کنند.

برای شناخت دقیق‌تر خطرات، دانشمندان باید تعداد بیشتری از ذرات را در نقاط مختلف چرنوبیل و در بازه‌های زمانی طولانی‌تر بررسی کنند. پژوهش در ژورنال Journal of Hazardous Materials منتشر شده است.