Учёные Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса в США провели лабораторные эксперименты, чтобы изучить образование частиц при охлаждении веществ после высокотемпературного воздействия. Для этого исследователи использовали плазменную установку, имитирующую отдельный участок ядерного огненного шара. Работа должна помочь уточнить представления о химических процессах при формировании радиоактивных выпадений.
В опытах применялись уран, цезий и церий, который использовали в качестве аналога плутония. Вещества нагревали примерно до 5 000 К, или 4 727 °C, после чего наблюдали за их переходом из газообразного состояния в частицы. О результатах эксперимента сообщила Ливерморская национальная лаборатория имени Лоуренса.
Авторы рассмотрели 2 режима охлаждения: постепенное непрерывное снижение температуры и вариант с длительным сохранением сильного нагрева с последующим резким охлаждением. Уран и церий в обоих случаях начинали конденсироваться сравнительно рано. При этом состав образовавшихся соединений в разных режимах несколько отличался.
Наиболее заметные различия исследователи обнаружили у цезия. Этот элемент переходил в конденсированное состояние позже урана и церия независимо от сценария охлаждения. При продолжительном воздействии высокой температуры цезий активнее соединялся с другими веществами и формировал более сложные соединения.
По мнению авторов, частицы могут сохранять сведения об условиях своего образования. Это позволяет по составу веществ после ядерного события оценивать процессы, происходившие при их охлаждении. Полученные данные также могут дополнить существующие модели, которые исходят из более устойчивого и равномерного протекания химических реакций.
Эксперимент проходил в контролируемой лабораторной среде, и ядерные реакции в плазменной трубе не проводились. Учёные отметили, что установка не воспроизводит всю химическую сложность реальных условий, включая взаимодействие с бетоном, водой, стеклом и грунтом. Исследование опубликовано в журнале Analytical Chemistry («Аналитическая химия»).
