Радиационная «бомба замедленного действия» обнаружена в Чернобыле: и они до сих пор готова «взрываться»

Спустя 40 лет после Чернобыльской аварии немецкие физики взяли в руки шесть крошечных высокорадиоактивных осколков, которые выбросил в 1986 году взорвавшийся ядерный реактор. То, что увидели ученые внутри, напомнило им «бомбы замедленного действия». Похоже, результаты нового исследования заставят науку пересмотреть прежние прогнозы о судьбе мельчайших частиц чернобыльской пыли. Они меньше человеческого волоса, но до сих пор заставляют исследователей надевать защитные костюмы.

«Нестареющая» пыль

Катастрофа 1986 года разбросала на округе обломки реактора, и часть этого материала превратилась в радиоактивную пыль. Ее крупинки имеют размер всего от 8 до 50 микрометров, однако 40 лет спустя они остаются чрезвычайно активными.



Именно поэтому в самые загрязненные районы зоны до сих пор заходят только в защитном снаряжении. Невидимая глазом частица, попавшая в дыхательные пути, несет куда больше угрозы, чем кажется по ее размеру.

Исследователи называют такие крупинки «горячими частицами» и делят их на три класса. Разница между классами объясняет самое загадочное свойство чернобыльской пыли, о котором речь пойдет чуть позже.

Три грани катастрофы

Первый класс, по словам Тобиаса Вайссенборна, аспиранта-физика Ганноверского университета имени Лейбница, почти не отличается от диоксида урана. То есть это практически тоже самое ядерное топливо, которое когда-то работало в реакторе.

Второй класс выглядит совсем иначе. Такие крупинки частично или полностью покрыты слоем циркония либо целиком сплавлены с ним. Они появились на свет, когда температура в реакторе резко пошла вверх. Топливо расплавилось и соединилось с окружавшей его оболочкой из прочного металла.




— Вайссенборн.

Горящий графит был опаснее взрыва

В пламени топливо окисляется и превращается в разные оксиды урана, в том числе в U₃O₈. Это соединение механически слабое, оно быстро рассыпается на микроскопические осколки.



Такая пыль почти ничего не весит, поэтому ветер поднимает ее и переносит на новые участки. Вдохнуть ее — серьезная опасность для здоровья, и именно этот путь попадания в организм беспокоит специалистов сильнее всего.

Долгое время никто не понимал главного: почему частицы ведут себя в природе по-разному. Одни отдают радионуклиды охотнее, другие держат их крепко, и разгадка скрывалась в кристаллической структуре вещества.

2000 углов для исследования

Чтобы увидеть структуру, нужны опыты по дифракции синхротронного рентгеновского излучения. Любой специалист подтвердит, насколько эта методика сложная и капризная. Кристаллограф, доктор Кристоф Хенниг, исследователь Немецкого центра авиации и космонавтики, впервые выполнил такое структурное изучение на линии Rossendorf в Гренобле.


— Вайссенборн.

Защищенные несколькими слоями образцы поехали во Францию, где их ждал рентгеновский луч.


— Хенниг.

Частицы из прошлого

Так команда впервые получила прямые экспериментальные доказательства того, какие оксидные фазы сидят внутри чернобыльских осколков. И здесь исследователей ждал сюрприз: кристаллическая решетка ядерного топлива внутри частиц почти не изменилась за 40 лет.



Иными словами, последствия аварии оказались куда устойчивее, чем думали раньше. Частицы удерживает внутри себя продукты деления, и для почвы и воды вокруг станции это скорее хорошая новость, чем плохая. Радионуклиды не уходят в окружающую среду так быстро, как предполагали прежние модели.

Заодно фазовый анализ позволяет прикинуть, с какой скоростью крупинки все же отдают радиоактивные вещества. Но именно здесь авторы первыми же и притормозили собственные выводы.

«Медленная» бомба

т
— предупреждает Вайссенборн.

Для общих заключений о стабильности чернобыльской пыли нужны образцы из гораздо большего числа точек и в гораздо большем количестве.


— Вайссенборн.

Поэтому все эти исключения и работают как бомба замедленного действия. Внешне спокойная крупинка может спустя десятилетия начать проявлять активность. Из-за этого ограничения в зоне отчуждения в ближайшее время сняты не будут, ведь точность новых данных помогает оценивать риски, а не отменять их.

Что же дальше?

Пока обсуждение продолжается, Вайссенборн и Хенниг уже перешли к следующей части работы: они ставят опыты с высокорадиоактивными трансурановыми фазами в остатках катастрофы. Эти элементы тяжелее урана и живут куда дольше, так что именно они определят, каким Чернобыль будет для следующих поколений.