به گزارش اطلاعات آنلاین به نقل از ساینس آلرت، چهل سال پس از فاجعه چرنوبیل، ذرات ریز رادیواکتیو هنوز در خاک باقی مانده اند و میراث خطرناکی را به همراه دارند. دانشمندان با استفاده از پرتوهای ایکس قدرتمند دریافتند که برخی از این ذرات به طرز شگفت انگیزی پایدار مانده اند و به جای رهاسازی در محیط، مواد رادیواکتیو را درون خود به دام می اندازند.
ذرات رادیواکتیو میکروسکوپی همچنان در سراسر خاک اطراف پراکنده هستند. انفجارهایی که رآکتور را ویران کردند، مقادیر عظیمی از آوار را آزاد کردند و آلودگی‌هایی را به جا گذاشتند که همچنان خطرات جدی برای سلامتی ایجاد می‌کنند. حتی پس از ۴۰ سال، ذراتی با اندازه فقط ۸ تا ۵۰ میکرومتر همچنان بسیار رادیواکتیو هستند و ورود به مناطق آسیب‌دیده هنوز نیاز به لباس محافظ دارد.
دانشمندان اکنون نگاه دقیق‌تری به این بقایای کوچک انداخته و یافته شگفت‌انگیزی را کشف کرده‌اند: برخی از آنها با وجود دهه‌ها قرار گرفتن در معرض محیط، بخش زیادی از ساختار داخلی اصلی خود را حفظ کرده‌اند.
سه دسته از این ذرات وجود دارد. اول، ذراتی هستند که از نظر شیمیایی و فیزیکی هنوز بسیار شبیه به سوخت هسته‌ای دی اکسید اورانیوم هستند. سپس، ذراتی وجود دارند که تا حدی یا کاملاً در لایه زیرکنیوم آنها محصور شده‌اند یا کاملاً با آن ترکیب شده‌اند.
دسته دوم در طول دماهای بسیار بالایی ایجاد شدند که در داخل رآکتور به دست آمده بود. با ذوب شدن سوخت هسته‌ای با زیرکونیوم، فلزی بسیار مقاوم ترکیب شد که در لایه بیرونی محافظ سوخت استفاده می‌شود.
نوع سوم ذرات زمانی ایجاد شد که گرافیت-کندکننده آتش گرفت. در شرایط عملیاتی عادی، گرافیت-کندکننده نوترون‌های سریع را کند می‌کند و به حفظ واکنش زنجیره‌ای هسته‌ای کمک می‌کند. با این حال، در طول فاجعه، گرافیت مشتعل شد و به مدت ده روز به سوختن ادامه داد. در این فرآیند، سوخت به اکسیدهای اورانیوم مختلف - مانند U۳O۸ - اکسید شد.
برخلاف مواد پایدارتر، این اکسید اورانیوم از نظر مکانیکی شکننده است و می‌تواند به راحتی به قطعات میکروسکوپی تجزیه شود. سپس باد می‌تواند این ذرات رادیواکتیو را در محیط حمل کند؛ جایی که استنشاق آنها خطرات جدی برای سلامتی ایجاد می‌کند.
دانشمندان گرد و غبار رادیواکتیو چرنوبیل را با جزئیات بی‌سابقه‌ای بررسی می‌کنند
با وجود دهه‌ها تحقیق، دانشمندان هنوز به طور کامل نمی‌دانند که چرا ذرات رادیواکتیو چرنوبیل با سرعت‌های مختلف تجزیه می‌شوند. با هوازدگی این مواد، می‌توانند چندین شکل اکسید اورانیوم تولید کنند که پیش‌بینی رفتار بلندمدت آنها را دشوار می‌کند.
بررسی این تغییرات نیاز به تجهیزات فوق‌العاده دقیقی دارد؛ از جمله پراش اشعه ایکس سینکروترون، تکنیکی که چیدمان اتم‌ها را در داخل مواد کریستالی آشکار می‌کند.
شش ذره بازیابی شده از منطقه چرنوبیل را تجزیه و تحلیل کرد. محققان با شناسایی فازهای کریستالی مختلف درون آنها، اطلاعاتی را به دست آوردند که می‌تواند به تعیین سرعت فرار مواد رادیواکتیو به محیط اطراف کمک کند.
محققان از روش‌های مختلفی برای جداسازی ذرات از نمونه‌های خاک اوکراین و اتصال آنها به الکترودهای تنگستن استفاده کردند. از آنجا که نمونه‌ها بسیار رادیواکتیو بودند، قبل از انتقال به گرنوبل باید در چندین لایه پوشش محصور می‌شدند. در آنجا، تیم تحقیقاتی با اندازه‌گیری نحوه پراکندگی اشعه ایکس هنگام عبور از مواد، از پراش اشعه ایکس برای بررسی ساختار داخلی آنها استفاده کرد.
آنها ابتدا باید نحوه بررسی ساختار ذرات را کشف می کردند. در نهایت، ذرات را به طور کامل در یک پرتو اشعه ایکس متمرکز تا ۱۰۰ میکرومتر (تقریباً به ضخامت موی انسان) چرخاندند. هر ذره را از ۲۰۰۰ زاویه مختلف اندازه‌گیری کردند تا به طور یکپارچه تمام بازتاب‌ها را ثبت کنند.
این اندازه‌گیری‌ها به دانشمندان اجازه داد تا فازهای مختلف اکسید اورانیوم را در قطعات رادیواکتیو تشخیص دهند و جزئیاتی را آشکار کنند که قبلاً غیرقابل دسترسی بودند.
کشفی شگفت‌انگیز درباره ریزش هسته‌ای ۴۰ ساله
نتایج، نکته‌ای غیرمنتظره را آشکار کرد. با وجود چهار دهه حضور در محیط زیست، سوخت هسته‌ای درون شش ذره مورد بررسی، بخش زیادی از ساختار بلوری اولیه خود را حفظ کرده بود.
این نشان می‌دهد که حداقل برخی از بقایای رادیواکتیو تولید شده توسط فاجعه چرنوبیل از نظر شیمیایی پایدارتر از آن چیزی است که محققان قبلاً تصور می‌کردند.
این پایداری می‌تواند پیامدهای زیست‌محیطی مهمی داشته باشد. به نظر می‌رسد ذرات به جای آزادسازی سریع مواد رادیواکتیو، قادر به حفظ محصولات شکافت در ساختارهای خود هستند. اگر این رفتار به طور گسترده‌تری رخ دهد، می‌تواند به محدود کردن حرکت آلاینده‌های رادیواکتیو به خاک و آب‌های اطراف کمک کند.
با این حال، محققان تأکید می‌کنند که یافته‌های آنها نباید به عنوان مدرکی مبنی بر بی‌ضرر شدن آلودگی رادیواکتیو چرنوبیل تعبیر شود.
با این حال، هر ذره ساختار متفاوتی دارد و آزمایش ما فقط شش ذره از این نوع را از دو مکان مختلف مورد مطالعه قرار داده است.
نمونه نسبتاً کوچک به این معنی است که یافته‌ها هنوز نمی‌توانند نحوه رفتار ذرات رادیواکتیو را در کل منطقه آلوده مشخص کنند. برای درک جامع‌تر پایداری آنها، دانشمندان باید ذرات اضافی بیشتری را بررسی کنند که از طیف وسیع‌تری از مکان‌ها جمع‌آوری شده‌اند.
چرا میراث رادیواکتیو چرنوبیل همچنان غیرقابل پیش‌بینی است؟
حتی با داده‌های بسیار بیشتر، پیش‌بینی خطرات بلندمدت بقایای رادیواکتیو چرنوبیل همچنان چالش‌برانگیز خواهد بود. ذرات منفرد می‌توانند از نظر ترکیب، ساختار و مقاومت در برابر هوازدگی محیطی متفاوت باشند و این امر به طور بالقوه بر زمان انتشار مواد رادیواکتیو تأثیر می‌گذارد.
محققان هشدار می‌دهند: "حتی اگر در مقطعی به میانگین‌هایی دست یابیم، هنوز نمی‌توانیم اظهارات جهانی در مورد خطرات سلامتی در منطقه ارائه دهیم. زیرا حتی اگر ذرات در یک الگوی عمدتاً یکنواخت تجزیه شوند، همیشه ذرات پرت، ذرات پایدارتری وجود خواهند داشت که در برهه‌ای از زمان، رادیونوکلئیدها را آزاد می‌کنند."
این ذرات پایدار می‌توانند مدت‌ها پس از تجزیه سایر بقایای رادیواکتیو، به انتشار مواد رادیواکتیو ادامه دهند و تلاش‌ها برای ارزیابی آلودگی و خطرات سلامتی در آینده را پیچیده کنند.
به همین دلیل، یافته‌های جدید نشان نمی‌دهد که محدودیت‌های منطقه ممنوعه چرنوبیل را می‌توان به زودی حذف کرد.
تحقیقات در مورد پیامدهای پایدار این فاجعه همچنان ادامه دارد. محققان در حال حاضر آزمایش‌های بیشتری را با تمرکز بر فازهای ترانس اورانیوم بسیار رادیواکتیو موجود در بقایای باقی‌مانده انجام می‌دهند. کار آنها می‌تواند تصویر واضح‌تری از چگونگی تغییر مواد هسته‌ای چرنوبیل در طول زمان و مدت زمان ماندگاری اثرات زیست‌محیطی آنها ارائه دهد.