Resumen:
Casi 40 años después del accidente nuclear de Chernobyl en 1986, los investigadores llevaron a cabo el primer análisis completo de la fase cristalina de una única "partícula de punto caliente" de combustible nuclear liberada por el accidente. La detección de seis partículas diminutas encontró que la estructura de algunos óxidos de uranio todavía está en gran medida intacta y puede continuar fijando productos de fisión y actínidos dentro de las partículas, lo que significa que la estabilidad química de este tipo de desechos puede ser mayor de lo estimado anteriormente.
Estas partículas tienen entre 8 y 50 micrones de diámetro y proceden de dos lugares de la zona de exclusión de Chernobyl: el equipo de investigación separó dos partículas de un núcleo de perforación de asfalto en Pripyat, con un punto de muestreo a unos 3 kilómetros al noroeste del reactor; las otras cuatro partículas procedían de la capa superior del suelo de unas tierras de cultivo situadas a unos cinco kilómetros de distancia, cerca de Kopacz. Las muestras fueron recolectadas en 2015 y 2017 respectivamente. Todavía son altamente radiactivos y los investigadores realizaron experimentos bajo la protección de envases multicapa.
El equipo de investigación arregló las partículas y las envió a la Instalación de Radiación Sincrotrón en Grenoble, donde fueron escaneadas con un haz de rayos X enfocado y medidas rotando cada partícula desde aproximadamente 2000 ángulos para capturar señales de difracción del cristal. Se analizaron e identificaron dióxido de uranio (UO₂), trióxido de uranio (U₃O₈), tetraóxido de uranio y tetrauranio (U₄O₉) y fases mixtas que contienen circonio. Los investigadores creen que parte de la red de UO₂ y U₄O₉ permanece intacta y puede continuar actuando como una "matriz de retención" en un futuro próximo, limitando la migración hacia el exterior de productos de fisión radiactivos y elementos actínidos.
Las diferentes estructuras de las partículas reflejan las diferentes temperaturas y ambientes químicos experimentados durante el accidente. Algunos todavía están cerca del combustible original de dióxido de uranio; algunos están parcialmente envueltos o fusionados con el material de circonio en la capa exterior del combustible; Cuando el moderador de grafito se quema, el combustible puede oxidarse en una variedad de óxidos de uranio. Entre ellos, el U₃O₈ es relativamente frágil y puede formar fácilmente partículas que el viento puede arrastrar. La inhalación de este tipo de polvo radiactivo puede provocar graves riesgos para la salud.
Sin embargo, las seis muestras provienen de dos lugares y no pueden representar todos los restos de combustible en toda la zona de exclusión de Chernobyl. Los investigadores destacaron que la estructura de cada partícula es diferente. Incluso si se amplía la muestra y se obtiene un promedio en el futuro, todavía puede haber partículas "atípicas" que sean más estables y puedan liberar radionucleidos durante un período de tiempo más largo. Este descubrimiento sólo puede ayudar a mejorar los modelos de dispersión de la contaminación y gestión de residuos, pero no significa necesariamente que el entorno circundante sea en general seguro, ni que se puedan eliminar las zonas prohibidas.
La investigación, publicada en el Journal of Hazardous Materials, fue completada por un equipo de la Universidad Leibniz de Hannover en Alemania y el Centro de Investigación Helmholtz Dresden-Rosendorf. Los investigadores continúan analizando las fases de elementos transuránicos altamente radiactivos en los restos para aprender más sobre los cambios en estas partículas a lo largo del tiempo a medida que quedan expuestas al suelo y al asfalto, y el potencial de futuras liberaciones de material radiactivo.
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