40 سال بعد، پیامدهای هسته ای چرنوبیل آن چیزی نیست که دانشمندان انتظار داشتند

چهار دهه پس از فاجعه هسته‌ای چرنوبیل (که امروزه به نام چرنوبیل شناخته می‌شود)، ذرات رادیواکتیو میکروسکوپی در سراسر خاک اطراف پراکنده هستند. انفجارهایی که رآکتور را ویران کرد، مقادیر زیادی زباله آزاد کرد و آلودگی‌هایی را به جا گذاشت که همچنان خطرات جدی برای سلامتی به همراه دارد. حتی پس از 40 سال، ذرات با اندازه 8 تا 50 میکرومتر به شدت رادیواکتیو باقی می مانند و ورود به مناطق آسیب دیده همچنان به لباس محافظ نیاز دارد.

دانشمندان اکنون نگاهی دقیق‌تر به این بقایای کوچک انداخته‌اند و یافته‌ای شگفت‌انگیز را کشف کرده‌اند: برخی از آنها با وجود چندین دهه قرار گرفتن در معرض محیط، بسیاری از ساختار داخلی اولیه خود را حفظ کرده‌اند.

توبیاس وایسنبورن، فیزیکدان و کاندیدای دکترا در دانشگاه لایبنیتس هانوفر توضیح می دهد: «سه دسته از این ذرات وجود دارد. "اول، ذراتی وجود دارند که از نظر شیمیایی و فیزیکی هنوز بسیار شبیه دی اکسید اورانیوم سوخت هسته ای هستند. سپس، ذراتی هستند که به طور جزئی یا کامل در لایه زیرکونیوم خود قرار گرفته اند یا کاملا با آنها ذوب شده اند."

دسته دوم در طول دماهای شدیدی که در داخل راکتور به دست می‌آیند سرچشمه می‌گیرد. همانطور که سوخت هسته ای ذوب شد، با زیرکونیوم، یک فلز بسیار مقاوم که در لایه بیرونی محافظ سوخت استفاده می شود، ترکیب شد.

وایسنبورن می افزاید: «نوع سوم ذره زمانی ایجاد شد که تعدیل کننده گرافیت آتش گرفت.

در شرایط عملیاتی عادی، تعدیل کننده گرافیت، نوترون های سریع را کند می کند و به حفظ واکنش زنجیره ای هسته ای کمک می کند. با این حال، در طول فاجعه، گرافیت مشتعل شد و به مدت ده روز به سوختن ادامه داد.

"در این فرآیند، سوخت به اکسیدهای مختلف اورانیوم اکسید می شود" - مانند U 3 O 8 .

برخلاف مواد پایدارتر، این اکسید اورانیوم از نظر مکانیکی شکننده است و می تواند به راحتی به قطعات میکروسکوپی تجزیه شود. سپس باد می تواند این ذرات رادیواکتیو را از طریق محیط زیست حمل کند، جایی که استنشاق آنها خطرات جدی برای سلامتی ایجاد می کند.

دانشمندان غبار رادیواکتیو کورنوبیل را با جزئیات بی سابقه ای بررسی می کنند

علیرغم دهه‌ها تحقیق، دانشمندان هنوز به طور کامل نمی‌دانند که چرا ذرات رادیواکتیو کورنوبیل با سرعت‌های مختلف تجزیه می‌شوند. از آنجایی که این مواد آب و هوا می شوند، می توانند اشکال مختلفی از اکسید اورانیوم تولید کنند که پیش بینی رفتار طولانی مدت آنها را دشوار می کند.

بررسی این تغییرات به تجهیزات فوق‌العاده دقیقی از جمله پراش پرتو ایکس سنکروترون نیاز دارد، تکنیکی که آرایش اتم‌ها را در داخل مواد کریستالی نشان می‌دهد.

دکتر کریستوف هنیگ، کریستالوگراف در هلمهولتز-زنتروم درسدن-روزندورف (HZDR)، اکنون اولین تحلیل ساختاری موفق قطعات رادیواکتیو از این نوع را در خط پرتو Rossendorf در گرنوبل به پایان رسانده است.

هنیگ با همکاری ویسنبورن، شش ذره بازیابی شده از منطقه چورنوبیل را تجزیه و تحلیل کرد. با شناسایی فازهای کریستالی مختلف درون آنها، محققان اطلاعاتی به دست آوردند که می تواند به تعیین سرعت فرار مواد رادیواکتیو به محیط اطراف کمک کند.

ویسنبورن توضیح می‌دهد: «همکاران از هانوفر و من از روش‌های مختلفی برای جداسازی ذرات از نمونه‌های خاک اوکراین و اتصال آنها به الکترودهای تنگستن استفاده کردیم.

از آنجایی که نمونه ها بسیار رادیواکتیو بودند، قبل از انتقال به گرنوبل باید در چندین لایه محصور قرار می گرفتند. در آنجا، تیم تحقیقاتی هنیگ از پراش پرتو ایکس برای بررسی ساختارهای داخلی آنها با اندازه‌گیری نحوه پراکندگی پرتوهای ایکس هنگام عبور از مواد استفاده کرد.

کریستف هنیگ توضیح می‌دهد: «ابتدا، ما باید چگونگی بررسی ساختار ذرات را دریابیم. "در نهایت، ما ذرات را به طور کامل در یک پرتو اشعه ایکس با تمرکز تا 100 میکرومتر - تقریبا به ضخامت یک تار موی انسان - چرخاندیم. ما هر ذره را از 2000 زاویه مختلف اندازه‌گیری کردیم تا به طور یکپارچه همه بازتاب‌ها را ثبت کنیم."

اندازه‌گیری‌ها به دانشمندان این امکان را می‌دهد تا فازهای مختلف اکسید اورانیوم را در قطعات رادیواکتیو تشخیص دهند و جزئیاتی را که قبلا غیرقابل دسترسی بودند آشکار کنند.

کشف غافلگیر کننده درباره سقوط 40 ساله هسته ای

نتایج چیزی غیر منتظره را نشان داد. علیرغم گذراندن چهار دهه در محیط زیست، سوخت هسته ای درون شش ذره مورد بررسی، بسیاری از ساختار کریستالی اولیه خود را حفظ کرده بود.

این نشان می دهد که حداقل برخی از زباله های رادیواکتیو تولید شده توسط فاجعه چورنوبیل از نظر شیمیایی پایدارتر از آن چیزی است که محققان قبلا تصور می کردند.

این ثبات می تواند پیامدهای زیست محیطی مهمی داشته باشد. این ذرات به جای رهاسازی سریع مواد رادیواکتیو، قادر به حفظ محصولات شکافت در ساختار خود هستند. اگر این رفتار به طور گسترده‌تری رخ دهد، می‌تواند به محدود کردن حرکت آلاینده‌های رادیواکتیو به خاک و آب اطراف کمک کند.

با این حال، محققان تاکید می کنند که یافته های آنها نباید به عنوان شواهدی مبنی بر بی ضرر شدن آلودگی رادیواکتیو کورنوبیل تفسیر شود.

وایسنبورن هشدار می دهد: «با این حال، هر ذره ساختار متفاوتی دارد و آزمایش ما تنها شش ذره از این قبیل را از دو مکان مختلف مورد مطالعه قرار داد.»

نمونه نسبتا کوچک به این معنی است که یافته ها هنوز نمی توانند نحوه رفتار ذرات رادیواکتیو در کل منطقه آلوده را مشخص کنند. برای درک جامع تر از پایداری آنها، دانشمندان باید بسیاری از ذرات اضافی جمع آوری شده از محدوده وسیع تری از مکان ها را بررسی کنند.

چرا میراث رادیواکتیو چرنوبیل غیرقابل پیش بینی باقی می ماند؟

حتی با وجود داده‌های بسیار بیشتر، پیش‌بینی خطرات بلندمدت زباله‌های رادیواکتیو چرنوبیل همچنان چالش برانگیز خواهد بود. ذرات منفرد می توانند از نظر ترکیب، ساختار و مقاومت در برابر هوازدگی محیطی متفاوت باشند که به طور بالقوه بر روی انتشار مواد رادیواکتیو تأثیر می گذارد.

ویسنبورن هشدار می‌دهد: «و حتی اگر در مقطعی به برخی از میانگین‌ها دست پیدا کنیم، باز هم نمی‌توانیم اظهارات جهانی درباره خطرات سلامتی در منطقه داشته باشیم.» زیرا حتی اگر ذرات به صورت کاملا یکنواخت تجزیه شوند، همیشه ذرات دورتر، ذرات پایدارتری وجود خواهند داشت که رادیونوکلئیدها را در زمان بعدی آزاد می کنند.

این ذرات پایدار می‌توانند مدت‌ها پس از شکسته شدن باقیمانده‌های دیگر، به انتشار مواد رادیواکتیو ادامه دهند که تلاش‌ها برای ارزیابی آلودگی و خطرات سلامتی آینده را پیچیده می‌کند.

به همین دلیل، یافته‌های جدید نشان نمی‌دهد که محدودیت‌های موجود در منطقه ممنوعه چرنوبیل را می‌توان به زودی حذف کرد.

تحقیقات در مورد پیامدهای پایدار این فاجعه ادامه دارد. Weissenborn و Hennig در حال انجام آزمایش‌های اضافی با تمرکز بر فازهای فرااورانیکی بسیار پرتوزا که در باقی مانده‌ها یافت می‌شوند. کار آنها می تواند تصویر واضح تری از چگونگی تغییر مواد هسته ای چرنوبیل در طول زمان و مدت زمان باقی ماندن اثرات زیست محیطی آنها ارائه دهد.

دانشمندان کشف کردند که یک منبع پروتئینی رایج، التهاب روده را بسیار بدتر می کند

دانشمندان یک پوشش جدید قابل توجه برای نیروگاه های سلول های ما ایجاد کردند

فوران آتشفشانی عظیم 7300 سال پیش ژاپن را ویران کرد - اما بازماندگان راهی برای رشد یافتند

مطالعه نشان می دهد قطب شمال می تواند یخ دریا را بسیار بیشتر از پیش بینی دانشمندان از دست بدهد