切尔诺贝利核电站爆炸四十年后,被称为‘热粒子’的微小放射性碎片仍然滞留在禁区的土壤中。这些粒子仅有8到50微米大小,是在事故中从反应堆中被吹出的,并且仍然具有高度放射性。来自汉诺威莱布尼茨大学和德累斯顿-罗斯endorf亥姆霍兹中心(HZDR)的国际团队从乌克兰的土壤样本中收集了六个这样的粒子,并通过将每个粒子固定在钨电极上并使用多层限制层将其隔离,为结构分析做好了准备。

切尔诺贝利灾难的持久遗产
切尔诺贝利灾难的持久遗产phys.org

此图与文章讨论的切尔诺贝利排除区内仍然存在的放射性热粒子有关。

科学家们在格勒诺布尔的罗斯ENDF光束线(Rossendorf Beamline)使用同步加速器X射线衍射技术,将每个粒子放入约100微米聚焦的束流中旋转,并从2000个不同角度记录反射,以重建内部晶体结构。首份报告表明,这种方法学方法首次实现了对单个切尔诺贝利热粒子的阶段特异性检验。分析显示,粒子内的二氧化铀燃料核心在经历四十年环境暴露后基本保持完整。与先前假设的退化成各种氧化铀不同,燃料的晶格仅表现出轻微畸变,表明这些粒子的化学稳定性高于早期模型的预测。

因此,这些粒子继续将裂变产物保持在其基质内,而不是快速渗出。这种保留可能会减少放射性核素进入地下水和土壤的迁移速度,尽管由于它们持续的放射性,粒子本身仍然具有危害性。然而,研究作者警告,该研究仅基于从两个不同地点采集的六个粒子,且每个粒子表现出独特的内部结构。由于这种变异性和样本量有限,结果不能外推以对切尔诺贝利热粒子的总体稳定性或排除区内人类和生态系统的长期健康风险做出广泛结论。研究人员指出,即使平均衰变率均匀,那些持续存在更久的异常粒子仍可能在不可预测的时间释放核素,这意味着切尔诺贝利排除区的限制不太可能在近期被解除。同一团队的持续工作现在正聚焦于碎片中的超铀阶段,以进一步理解最放射性成分的持久性。