Chernobyl’den mikroskobik radyoaktif parçacıklar 40 yıl sonra hâlâ ilk kristal yapısını koruyor.

Alman Leibniz Hannover Üniversitesi ile Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) bilim insanları, Ukrayna topraklarından toplanan altı radyoaktif “parçacığı” inceledi ve 1986’daki Chernobyl felaketinden kalan bu mikroskobik yakıt parçacıklarının hâlâ orijinal nükleis yakıtın kristal yapısını büyük ölçüde koruduğunu tespit etti. Grenoble’da (Fransa) kurulu senkrotron X-ışını deneyinde çalışan araştırmacılar, parçacıkların beklenenden daha istikrarlı kimyasal yapıda olmasının, bölgeye radyoaktif maddelerin salınımını sınırlayabileceğini açıkladı. Çalışma aynı zamanda bu kalıntıların radyoaktif maddeyi nasıl hapsedtiğine dair önemli ipuçları veriyor.

Felaketin üzerinden tam 40 yıl geçmesine rağmen, reaktörden saçılan radyoaktif parçacıklar hâlâ yüksek derecede radyoaktiftir. Araştırmada tanımlanan bu “parçacıklar” yalnızca 8 ile 50 mikrometre arasında değişiyor; boyutlarına rağmen dört dekfordan sonra bile etkilerini koruyorlar. Araştırmacılar, parçacıkları üç geniş sınıfa ayırdı: Bireyi kimyasal ve fiziksel olarak ürekenin nükleis yakıtı olan uranyum dioksitle benzerliğini sürdürenler; zirkonyumla kısmen ya da tamamen kaplananlar; ve orijinal yakıtı saran metalle birleşenler.

Yakıtın zirkonyum tabaka ile birleşme süreci

Bu birleşik parçacıklar, reaktördeki yoğun sıcaklıkların yakıtı eritip koruyucu zirkonyum tabakasıyla birleştirdiği anda ortaya çıktı. Üçüncü sınıf ise reaktörün grafit moderatörünün yanmasıyla oluştu. Moderatör normal şartlarda zincir reaksiyonunu sürdürmek için nötronları yavaşlatır; ancak felaket sırasında bu yangın on gün sürdü. Yakıt, uranyum bileşiklerine—trijüraniyum oksoide dahil—okside oldu ve mekanik açıdan kararsız olan bu malzeme kolayca rüzgâr tarafından taşınabilen mikroskobik parçacıklara ayrıldı; bu da solunum yoluyla tehlike oluşturuyor.

X-ışınları ölümsüz yakıt yapılarını ortaya çıkarıyor

Bu parçacıkların farklı hızlarda aşındığının anlaşılması, iç yapılarının incelenmesini gerektiriyor. Hannover’li araştırmacılar Ukrayna toprak numunelerinden parçacıkları izole edip volfram elektrotlara yerleştirdi ve radyoaktif örneklerin Grenoble’a taşınması için birden fazla koruma katmanıyla sabitledi. Rossendorf Hattında, HZDR kristalograferi Dr. Christoph Hennig ve arkadaşları parçacıkları odaklanmış bir X-ışını demeti içinde döndürdü.

“Sonunda, parçacıkları 100 mikrometre—yaklaşık bir insan saçı kalınlığı—odaklanmış bir X-ışını demeti içinde tamamen döndürdük. Parçacıkların her birini tüm yansımaları kesintisiz yakalayabilmek için 2.000 farklı açıdan ölçtük.”

Dr. Christoph Hennig, HZDR kristalograferi

Meslekûlâreler, numuneler içindeki farklı oksit fazlarını tespit etti ve kritik olan şuydu: İncelenen parçacıklarda nükleis yakıtın kristal yapısı büyük ölçüde bütünüyle korundu. Bu istikrar fisyon ürünlerinin parçacıklar içinde hapsedilmesine yardımcı oluyor; bu da potansiyel olarak onların çevre toprağına ve sulara salınımını sınırlıyor. Faz analizi aynı zamanda araştırmacıların parçacıkların radyoaktif maddeyi ne kadar hızlı serbest bıraktığını tahmin etmesini de sağladı.

Altı parçacık bölgesel riskleri tanımlayamaz

Sonuçlar önemli bir sınırlamayla geliyor: Araştırmacılar yalnızca iki konumdan toplanan altı parçacığı inceledi. Leibniz Hannover Üniversitesi’nden fizikçi ve doktora öğrencisi Tobias Weissenborn, “Ancak her tek parçacık farklı bir yapıya sahip ve deneyimiz ancak iki farklı konumdan gelen altı böyle parçacığı çalıştı” uyarısında bulundu.

Daha geniş kalıpların ortaya çıkarılması, ek konumlardan çok daha fazla parçacık gerektiriyor. Hatta o zaman bile ortalamalar her bir fraktmanın davranışını yakalayamaz veya bölgede evrensel sağlık risklerini tanımlayamaz. Daha dayanıklı bazı parçacıklar radyonüklitleri daha uzun süre hapsedip sonra serbest bıraktırabilir; bu da zaman içindeki kirliliğin değerlendirilmesini karmaşıklaştırıyor.

Bu nedenle bulgular, Chernobyl Dışlan Bölgesi genelinde kısıtlamaların kaldırılması için bir dayanak sağlamıyor. Weissenborn ve Hennig artık felaketin kalıntlarındaki radyoaktif transüranik fazlar üzerinde takip deneyleri yürütüyor.