Veertig jaar regen, vorst, aarde en asfalt waren niet genoeg om zes kleine fragmenten kernbrandstof af te breken die tijdens de ramp in Tsjernobyl waren verspreid. Door ze te analyseren met krachtig
De ontdekking komt uit een onderzoek gepubliceerd in Tijdschrift voor gevaarlijke materialen en ook geïllustreerd door Leibniz Universiteit Hannover, die het onderzoek samen met het Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf uitvoerde. Het is een bemoedigend resultaat om te begrijpen hoe de overblijfselen van het kernongeval van 1986 zich gedragen. Met één kanttekening: wetenschappers onderzochten slechts zes deeltjes, te weinig om vast te stellen wat er met het hele vervuilde gebied gebeurt.
Kleiner dan een haar, veertig jaar radioactief
Toen reactor nummer 4 van de kerncentrale van Tsjernobyl op 26 april 1986 ontplofte, kwamen ook talloze fragmenten kernbrandstof in het milieu terecht. Sommige waren zo klein dat ze door het stof konden worden meegevoerd.
Ze worden genoemd hete deeltjeshete deeltjes, hoewel de naam niet verwijst naar hun temperatuur. Het zijn hoogradioactieve fragmenten van tussen de 8 en 50 micrometer, dus doorgaans minder dik dan een mensenhaar. En veertig jaar na het ongeval blijven ze straling uitzenden.
Ze zijn ook niet allemaal hetzelfde. Sommige hebben een soortgelijke samenstelling als de oorspronkelijke reactorbrandstof, andere zijn versmolten met het zirkonium waarmee de kernstaven waren bedekt. Weer anderen leden onder de gevolgen van de grafietbrand, die tien dagen na de explosie brandde, waarbij een deel van de brandstof in verschillende uraniumverbindingen werd omgezet.
Deze verschillen maken het moeilijk te voorspellen hoe lang de deeltjes radioactieve stoffen zullen blijven vrijgeven.
De onderzoekers observeerden elk deeltje vanuit 2000 hoeken
Om ze te bestuderen selecteerden de onderzoekers zes fragmenten uit twee locaties in de uitsluitingszone: Pripyat, de stad die na de ramp werd geëvacueerd, en Kopachi, een dorp op enkele kilometers van de centrale.
Twee deeltjes kwamen uit asfaltmonsters verzameld in Pripyat, de andere vier uit landbouwgrondmonsters uit Kopachi.
De fragmenten werden geïsoleerd en overgebracht naar de Europese Synchrotron Radiation Facility in Grenoble, Frankrijk, waar onderzoekers een deeltjesversneller gebruikten die extreem intense röntgenstraling kon produceren.
Elk klein fragment werd binnen de straal geroteerd en vanuit ongeveer 2000 verschillende hoeken bekeken. Op deze manier konden wetenschappers reconstrueren hoe de atomen waren gerangschikt en verifiëren welke materialen het verstrijken van de tijd hadden weerstaan. Het resultaat verraste hen: sommige structuren van uraniumoxide, een van de belangrijkste componenten van kernbrandstof, waren nog grotendeels intact.
En er was nog een interessant detail. Twee deeltjes uit de bodem van dezelfde plaats vertoonden zeer verschillende omstandigheden: de ene vertoonde sterke oxidatie, terwijl de andere vrijwel onveranderd bleef. De auteurs suggereren dat ten minste een deel van deze verschillen terug te voeren zijn op de extreme omstandigheden van het ongeval, en niet uitsluitend te wijten zijn aan blootstelling aan verwering in de daaropvolgende decennia.
In de praktijk kunnen sommige fragmenten veertig jaar lang de kenmerken hebben behouden die ze tijdens de explosie en brand van de reactor hadden verworven.
Radioactieve stoffen zitten nog steeds gevangen in de fragmenten
De ontdekking is van bijzonder belang voor degenen die bodem- en waterverontreiniging bestuderen. Wanneer een radioactief materiaal verslechtert, kunnen sommige stoffen die het bevat vrijkomen en in de omgeving terechtkomen. Als de structuur echter stabiel blijft, kan het deze blijven behouden.
Dit is wat de analyses van de zes Tsjernobyl-fragmenten suggereren: sommige kristallijne structuren bevatten mogelijk nog steeds splijtingsproducten en andere radioactieve elementen. Dit kan een langzamere afgifte van bepaalde stoffen aan de bodem en het water betekenen.
Leibniz Universiteit Hannover beschouwt het resultaat als nuttig voor het verbeteren van toekomstige milieu- en gezondheidsrisicobeoordelingen, maar de onderzoekers zelf dringen aan op voorzichtigheid. Elk deeltje heeft zijn eigen kenmerken. Zelfs door een veel groter aantal monsters te verzamelen en betrouwbare gemiddelde waarden te verkrijgen, zou de mogelijkheid blijven bestaan om bijzonder resistente fragmenten te vinden die in staat zijn radionucliden veel later vrij te geven dan de andere. Om het gedrag van radioactief afval te begrijpen zijn daarom verdere analyses nodig, uitgevoerd op verschillende deeltjes en afkomstig van meerdere locaties.
Tsjernobyl blijft gevaarlijk, ook al zijn de deeltjes stabiel
De in het onderzoek waargenomen chemische stabiliteit maakt de fragmenten niet onschadelijk. De deeltjes blijven radioactief en sommige vormen van uraniumoxide kunnen mechanisch instabiel worden en uiteenvallen in nog kleinere poeders die gemakkelijk door de wind kunnen worden meegevoerd. Het inademen van deze materialen vormt een ernstig gezondheidsrisico. De uitsluitingszone van Tsjernobyl blijft daarom onderworpen aan beperkingen en de ontdekking biedt geen reden om aan te nemen dat de heropening ervan op handen is.
Bovendien vertegenwoordigen de zes geanalyseerde fragmenten slechts een zeer klein deel van de materialen die tijdens de ramp zijn verspreid. Hun omstandigheden stellen ons niet in staat de totale radioactiviteit van het gebied te meten, noch vast te stellen hoeveel verontreinigend materiaal de bodem of watervoerende lagen al heeft bereikt.
Onderzoekers voeren al nieuwe experimenten uit met ander radioactief afval, in het bijzonder met materialen die transurane elementen bevatten, d.w.z. elementen zwaarder dan uranium. Ze zullen moeten begrijpen hoe lang deze structuren stand kunnen houden en welke omstandigheden de afbraak ervan bevorderen. Ondertussen, veertig jaar na de explosie, behouden sommige fragmenten nog steeds de structuur die ze in 1986 hadden, vrijwel intact. En ze blijven radioactief.
