لا يزال هيكل جزيئات الوقود المشعة الستة في تشيرنوبيل سليما نسبيا، وتشير الأبحاث إلى أنها أكثر استقرارا من المتوقع

الملخص:

بعد مرور ما يقرب من 40 عامًا على حادث تشيرنوبيل النووي في عام 1986، أجرى الباحثون أول تحليل طور بلوري كامل لـ "جسيم النقطة الساخنة" للوقود النووي المنبعث من الحادث. وجد الكشف عن ستة جسيمات صغيرة أن بنية بعض أكاسيد اليورانيوم لا تزال سليمة إلى حد كبير وقد تستمر في تثبيت المنتجات الانشطارية والأكتينيدات داخل الجسيمات، مما يعني أن الاستقرار الكيميائي لهذا النوع من الحطام قد يكون أعلى مما كان مقدرا سابقا.

يبلغ قطر هذه الجسيمات حوالي 8 إلى 50 ميكرون، وجاءت من موقعين في منطقة تشيرنوبيل المحظورة: قام فريق البحث بفصل جزيئين من قلب حفر الأسفلت في بريبيات، مع نقطة أخذ العينات على بعد حوالي 3 كيلومترات شمال غرب المفاعل؛ وجاءت الجسيمات الأربعة الأخرى من التربة السطحية للأراضي الزراعية على بعد حوالي 5 كيلومترات بالقرب من كوباتش. تم جمع العينات في عامي 2015 و 2017 على التوالي. ولا تزال شديدة الإشعاع، وقد أجرى الباحثون تجارب تحت حماية التغليف متعدد الطبقات.

قام فريق البحث بإصلاح الجسيمات وإرسالها إلى منشأة إشعاع السنكروترون في غرونوبل، حيث تم مسحها بحزمة أشعة سينية مركزة وقياسها عن طريق تدوير كل جسيم من حوالي 2000 زاوية لالتقاط إشارات الحيود البلوري. تم تحليل وتحديد ثاني أكسيد اليورانيوم (UO₂)، وثالث أكسيد اليورانيوم (U₃O₈)، ورباعي أكسيد اليورانيوم رباعي اليورانيوم (U₄O₉)، والمراحل المختلطة المحتوية على الزركونيوم. يعتقد الباحثون أن جزءًا من شبكة UO₂ وU₄O₉ تظل سليمة وقد تستمر في العمل "كمصفوفة قابضة" في المستقبل القريب، مما يحد من الهجرة الخارجية لمنتجات الانشطار المشع وعناصر الأكتينيدات.

تعكس الهياكل المختلفة للجسيمات درجات الحرارة والبيئات الكيميائية المختلفة التي شهدتها أثناء الحادث. ولا يزال بعضها قريبًا من وقود ثاني أكسيد اليورانيوم الأصلي؛ بعضها ملفوف جزئيًا أو مندمجًا مع مادة الزركونيوم في الطبقة الخارجية للوقود؛ عندما يحترق وسيط الجرافيت، قد يتأكسد الوقود إلى مجموعة متنوعة من أكاسيد اليورانيوم. من بينها، U₃O₈ هش نسبيًا ويمكن أن يشكل بسهولة جزيئات يمكن أن تتطاير بفعل الرياح. إن استنشاق هذا النوع من الغبار المشع يمكن أن يسبب مخاطر صحية خطيرة.

ومع ذلك، جاءت العينات الست من موقعين ولا يمكن أن تمثل جميع حطام الوقود الموجود في منطقة حظر تشيرنوبيل بأكملها. وأكد الباحثون أن بنية كل جسيم مختلفة. حتى إذا تم توسيع العينة وتم الحصول على المتوسط ​​في المستقبل، فقد تظل هناك جسيمات "خارجية" أكثر استقرارًا ويمكنها إطلاق النويدات المشعة على مدى فترة زمنية أطول. يمكن أن يساعد هذا الاكتشاف فقط في تحسين نماذج انتشار التلوث وإدارة النفايات، لكنه لا يعني بالضرورة أن البيئة المحيطة آمنة بشكل عام، ولا يعني أنه يمكن رفع المناطق المحظورة.

تم الانتهاء من البحث، الذي نشر في مجلة المواد الخطرة، من قبل فريق من جامعة لايبنيز في هانوفر في ألمانيا ومركز أبحاث هيلمهولتز في دريسدن روزندورف. يواصل الباحثون تحليل مراحل عناصر ما بعد اليورانيوم عالية النشاط الإشعاعي في الحطام لمعرفة المزيد عن التغيرات في هذه الجسيمات مع مرور الوقت أثناء تعرضها للتربة والأسفلت، وإمكانية الإطلاقات المستقبلية للمواد المشعة.