Спустя 40 лет после аварии на Чернобыльской АЭС в почве вокруг станции сохраняются микроскопические радиоактивные частицы. Их размеры составляют от 8 до 50 микрометров, а работа в загрязнённых районах по-прежнему требует защитной одежды. Учёные установили, что некоторые из этих фрагментов сохранили значительную часть первоначальной внутренней структуры.
Исследователи разделяют частицы на три группы. К первой относятся образования, которые по химическим и физическим свойствам близки к диоксиду урана, входившему в состав ядерного топлива. Вторая категория появилась при плавлении топлива: уран соединился с цирконием, металлом защитной оболочки топливных элементов.
Третий тип сформировался после возгорания графитового замедлителя, который поддерживал цепную реакцию, снижая скорость быстрых нейтронов. Во время аварии графит горел десять дней, а топливо окислилось с образованием различных оксидов урана, включая U3O8. Такой материал отличается механической хрупкостью и способен распадаться на мелкие частицы, которые ветер разносит по окружающей территории; их вдыхание опасно для здоровья.
Чтобы изучить внутреннее строение фрагментов, специалисты применили рентгеновскую дифракцию на синхротроне — метод, позволяющий определить расположение атомов в кристаллических веществах. Кристаллограф Кристоф Хенниг из Исследовательского центра имени Гельмгольца в Дрездене-Россендорф впервые провёл структурный анализ подобных радиоактивных частиц на Россендорфской линии в Гренобле. Вместе с физиком и докторантом Университета Лейбница в Ганновере Тобиасом Вайссенборном он исследовал шесть образцов, собранных в двух местах Чернобыльского региона.
Перед отправкой в Гренобль частицы извлекли из украинских образцов почвы и закрепили на вольфрамовых электродах. Из-за высокой радиоактивности их поместили в несколько защитных оболочек. Затем каждый фрагмент полностью вращали в рентгеновском пучке диаметром 100 микрометров и измеряли под 2000 углов, что позволило определить разные фазы оксидов урана.
Оказалось, что ядерное топливо внутри всех шести частиц за четыре десятилетия сохранило значительную часть исходной кристаллической структуры. Это может означать, что некоторые радиоактивные остатки химически устойчивее, чем считалось, и способны дольше удерживать продукты деления, замедляя их переход в почву и воду. Однако Вайссенборн подчеркнул: «Однако каждая отдельная частица имеет разную структуру, а в нашем эксперименте изучались только шесть таких частиц из двух разных мест». Поэтому результат нельзя распространять на всю загрязнённую территорию, а долгосрочные риски остаются непредсказуемыми: отдельные устойчивые фрагменты могут выделять радионуклиды значительно позже других. Исследования продолжаются, в том числе изучаются высокорадиоактивные трансурановые фазы, сохранившиеся в обломках, сообщает ScienceDaily.