Riassunto:
Quasi 40 anni dopo l'incidente nucleare di Chernobyl nel 1986, i ricercatori hanno condotto la prima analisi completa della fase cristallina di una singola "particella hot spot" di combustibile nucleare rilasciata dall'incidente. Il rilevamento di sei minuscole particelle ha rilevato che la struttura di alcuni ossidi di uranio è ancora in gran parte intatta e potrebbe continuare a fissare i prodotti di fissione e gli attinidi all'interno delle particelle, il che significa che la stabilità chimica di questo tipo di detriti potrebbe essere superiore a quanto stimato in precedenza.
Queste particelle hanno un diametro compreso tra 8 e 50 micron e provengono da due località nella zona di esclusione di Chernobyl: il gruppo di ricerca ha separato due particelle da un carotaggio di asfalto a Pripyat, con un punto di campionamento a circa 3 chilometri a nord-ovest del reattore; le altre quattro particelle provenivano dal suolo superiore di un terreno agricolo a circa 5 chilometri di distanza, vicino a Kopacz. I campioni sono stati raccolti rispettivamente nel 2015 e nel 2017. Sono ancora altamente radioattivi e i ricercatori hanno condotto esperimenti protetti da imballaggi multistrato.
Il gruppo di ricerca ha fissato le particelle e le ha inviate all'impianto di radiazione di sincrotrone di Grenoble, dove sono state scansionate con un raggio di raggi X focalizzato e misurate ruotando ciascuna particella da circa 2.000 angoli per catturare i segnali di diffrazione dei cristalli. Sono stati analizzati e identificati il biossido di uranio (UO₂), il triossido di uranio (U₃O₈), il tetraossido di uranio tetrauranio (U₄O₉) e le fasi miste contenenti zirconio. I ricercatori ritengono che parte del reticolo UO₂ e U₄O₉ rimanga intatto e possa continuare a fungere da "matrice di contenimento" nel prossimo futuro, limitando la migrazione verso l'esterno dei prodotti di fissione radioattivi e degli elementi attinidi.
Le diverse strutture delle particelle riflettono le diverse temperature e ambienti chimici sperimentati durante l'incidente. Alcuni sono ancora vicini al combustibile originale a base di biossido di uranio; alcuni sono parzialmente avvolti o fusi con il materiale di zirconio nello strato esterno del combustibile; quando il moderatore di grafite brucia, il combustibile può essere ossidato in una varietà di ossidi di uranio. Tra questi, l'U₃O₈ è relativamente fragile e può facilmente formare particelle che possono essere portate via dal vento. L'inalazione di questo tipo di polvere radioattiva può causare gravi rischi per la salute.
Tuttavia, i sei campioni provenivano da due posizioni e non possono rappresentare tutti i detriti di carburante nell'intera zona di esclusione di Chernobyl. I ricercatori hanno sottolineato che la struttura di ciascuna particella è diversa. Anche se il campione viene ampliato e in futuro si ottiene una media, potrebbero esserci ancora particelle "anomale" che sono più stabili e possono rilasciare radionuclidi per un periodo di tempo più lungo. Questa scoperta può solo aiutare a migliorare i modelli di dispersione dell’inquinamento e di gestione dei rifiuti, ma non significa necessariamente che l’ambiente circostante sia generalmente sicuro, né significa che le zone interdette possano essere abolite.
La ricerca, pubblicata sul Journal of Hazardous Materials, è stata completata da un team dell'Università Leibniz di Hannover in Germania e del Centro di ricerca Helmholtz Dresden-Rosendorf. I ricercatori stanno continuando ad analizzare le fasi degli elementi transuranici altamente radioattivi nei rottami per saperne di più sui cambiamenti di queste particelle nel tempo quando sono esposte al suolo e all'asfalto, e sul potenziale di futuri rilasci di materiale radioattivo.
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