Černobyľ po 40 rokoch stále skrýva prekvapenie. Rádioaktívne častice sa správajú inak, než vedci čakali

Od havárie v jadrovej elektrárne Černobyľ uplynuli už štyri desaťročia, no jej následky stále zostávajú zapísané v pôde v okolí zničenej elektrárne. Vedci teraz získali nové údaje o jednej z menej viditeľných, no dôležitých častí tejto kontaminácie. Ide o mikroskopické kúsky jadrového paliva, ktoré po výbuchu unikli z reaktora a dodnes obsahujú rádioaktívne látky.

Nová štúdia vedcov z Leibnizovej univerzity v Hannoveri a Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf ukázala, že niektoré z týchto takzvaných horúcich častíc zostali prekvapivo stabilné. Výskumníci analyzovali šesť fragmentov veľkých iba približne 8 až 50 mikrometrov. Jeden mikrometer predstavuje tisícinu milimetra. Takéto častice sú preto voľným okom prakticky neviditeľné. Napriek tomu môžu obsahovať významné množstvo rádioaktívnych látok.

Čo vlastne zostalo po výbuchu reaktora?

Po havárii v roku 1986 sa do okolia elektrárne dostali rôzne formy jadrového materiálu. Vedci ich podľa vlastností rozdeľujú do viacerých skupín. Niektoré častice zostali chemicky a fyzicky podobné pôvodnému jadrovému palivu, ktoré tvorí najmä oxid uraničitý. Ďalšie vznikli pri extrémnom zahriatí reaktora. Teplo roztavilo časť paliva a materiál sa následne spojil so zirkóniom, ktoré obklopovalo palivové články.

Tretí typ vznikol v súvislosti s požiarom grafitu. Grafit v reaktore slúžil ako moderátor, teda materiál, ktorý spomaľoval neutróny a pomáhal udržať jadrovú reakciu. Po havárii však začal horieť a požiar trval približne desať dní. Vysoká teplota a kontakt so vzduchom následne zmenili chemické zloženie jadrového paliva. Vznikli rôzne oxidy uránu, medzi nimi aj U₃O₈. Tento materiál môže vytvoriť veľmi malé častice, ktoré vietor ľahko prenesie do okolia.

Práve takéto častice predstavujú problém aj preto, že pri vdýchnutí môžu rádioaktívne látky zasiahnuť priamo vnútorné tkanivá.

Súvisí s tým

Prelom v meraní času: Vedci rozbehli jadrové hodiny z tória 229, na ktoré fyzici čakali celé desaťročia

Vedci po prvýkrát preskúmali ich vnútornú štruktúru

Výskumníci doteraz nemali úplne jasno v tom, prečo sa jednotlivé černobyľské častice v prostredí rozkladajú rozdielnym tempom. Ich chemické zloženie sa totiž môže meniť a postupne môžu uvoľňovať rádionuklidy do okolitého prostredia. Presnejšiu odpoveď teraz prinieslo röntgenové žiarenie zo synchrotrónu. Vedci najskôr museli šesť rádioaktívnych častíc oddeliť od vzoriek pôdy z Ukrajiny. Následne ich pripevnili na volfrámové elektródy a zabezpečili niekoľkými ochrannými vrstvami.

Vzorky potom putovali do francúzskeho Grenoblu, kde ich výskumníci preskúmali pomocou röntgenovej difrakcie. Táto metóda umožňuje zistiť, ako sú atómy v materiáli usporiadané.

„Nakoniec sme častice úplne otáčali v röntgenovom lúči zaostrenom na 100 mikrometrov, približne na hrúbku ľudského vlasu. Každú časticu sme zmerali z 2 000 rôznych uhlov, aby sme zachytili všetky odrazy,“ opísal experiment Christoph Hennig z HZDR.

Vedci tak získali podrobný obraz o kryštalickej štruktúre jednotlivých fragmentov a mohli určiť, aké oxidické fázy sa v nich nachádzajú.

Rádioaktívny materiál zostal vo vnútri

Výsledok výskumníkov prekvapil. Kryštalická štruktúra jadrového paliva vo všetkých šiestich analyzovaných časticiach zostala po takmer 40 rokoch do veľkej miery zachovaná. To znamená, že tieto fragmenty sa v životnom prostredí rozložili pomalšie, než vedci pôvodne predpokladali. Zároveň si vo svojej štruktúre zachovali produkty jadrového štiepenia, teda rádioaktívne látky, ktoré vznikli počas prevádzky reaktora. Na prvý pohľad môže ísť o zlú správu, pretože rádioaktívny materiál v časticiach zostáva prítomný. Stabilná štruktúra však zároveň môže obmedziť jeho okamžité uvoľnenie do pôdy alebo vody.

„Častice zadržiavajú produkty štiepenia vo svojom vnútri, čo môže byť dobrou správou pre pôdu a vodu v okolí Černobyľa,“ uviedol Tobias Weissenborn z Leibnizovej univerzity v Hannoveri.

Výsledok však treba čítať opatrne. Vedci preskúmali iba šesť častíc pochádzajúcich z dvoch lokalít. Každá z nich navyše mala odlišnú štruktúru.

Jedna štúdia nezmení pohľad na celú zónu

Práve rozdiely medzi jednotlivými fragmentmi predstavujú hlavný dôvod, prečo vedci zatiaľ nechcú výsledky zovšeobecniť na celé územie okolo elektrárne. Niektoré častice môžu zostať stabilné veľmi dlho, zatiaľ čo iné môžu uvoľniť rádionuklidy podstatne skôr. Vedci preto potrebujú preskúmať väčšie množstvo vzoriek z rôznych miest.

„Aj keby sme jedného dňa získali určité priemerné hodnoty, stále by sme nemohli urobiť univerzálne závery o zdravotných rizikách v celom regióne. Aj pri približne rovnomernom rozpade budú existovať výnimky, odolnejšie častice, ktoré uvoľnia rádionuklidy až neskôr,“ hovorí Weissenborn.

Nové zistenia teda neznamenajú, že rádioaktívna kontaminácia v okolí Černobyľa predstavuje zanedbateľné riziko. Skôr ukazujú, že správanie jednotlivých častíc môže byť oveľa zložitejšie, než naznačovali doterajšie predpoklady.

Výskumníci preto pokračujú v analýze pozostatkov havárie. Tentoraz sa zamerali aj na takzvané transuránové fázy, ktoré obsahujú prvky s vyšším atómovým číslom než urán. Ďalšie merania môžu pomôcť presnejšie určiť, ako sa rôzne formy rádioaktívneho materiálu v černobyľskej pôde menia a ako dlho dokážu zadržiavať svoje rádioaktívne látky.