ذرات رادیواکتیو چرنوبیل هنوز رازهای تازه ای در خاک دارند

چهل سال پس از انفجار رآکتور، بقایای بسیار ریز آن روز هنوز رازهای خود را حفظ کرده‌اند. این ذرات به اندازه غبار کوچک و سرسخت‌اند، یعنی بین ۸ تا ۵۰ میکرومتر، اما همچنان تابش پرتوزا دارند و هر کسی را که وارد مناطق آلوده می‌شود ناچار می‌کنند لباس حفاظتی کامل بپوشد.

دانشمندانی که به تازگی خاک اطراف محل حادثه را دوباره بررسی کرده‌اند، با یافته‌ای غیرمنتظره روبه‌رو شدند: بسیاری از این ریزذرات رادیواکتیو ویژگی‌های ساختاری نزدیک به شکل اولیه خود را حفظ کرده‌اند. این نتیجه با تصور دیرینه‌ای در تضاد است که بر اساس آن انتظار می‌رفت چنین قطعاتی مدت‌ها پیش به بقایای بی‌شکل و فرسوده تبدیل شده باشند.

پژوهشگران سه خانواده از ذرات را شناسایی کرده‌اند. یک گروه تا حد ردپاهای بلوری خود به دی‌اکسید اورانیوم، سوخت اصلی رآکتور، شباهت دارد. گروه دوم با زیرکونیوم پوشیده شده است؛ فلز مقاومی که در غلاف سوخت به کار می‌رفت و در داغ‌ترین لحظات رآکتور ذوب شد و به هم جوش خورد. نوع سوم با گرافیت ارتباط دارد و زمانی شکل گرفت که میله‌های کنترل گرافیتی رآکتور پس از انفجار مشتعل شدند و نزدیک به ده روز سوختند.

شیمی این ذرات روایتی تکان‌دهنده را بازگو می‌کند. اورانیوم ویژه رآکتور به چندین اکسید تبدیل شد، از جمله یو۳او۸؛ شکلی شکننده و از نظر مکانیکی ضعیف که به شمار بی‌پایانی خرده‌ذره میکروسکوپی خرد شد. باد و شرایط جوی این خرده‌ها را جابه‌جا می‌کنند و اگر استنشاق شوند، خطرهای جدی برای سلامت انسان دارند. با این حال سرعت تجزیه این ذرات اکسید اورانیوم در محیط، از مکانی به مکان دیگر متفاوت است و تا امروز علت این تفاوت‌ها روشن نبود.

برای بررسی این معما، گروه‌های پژوهشی به سراغ یکی از دقیق‌ترین ابزارهای موجود رفتند: پراش پرتو ایکس سنکروترونی. دکتر کریستوف هنیگ در مرکز هلمهولتز درسدن روسندورف آلمان از این روش برای نقشه‌برداری از ذرات در مقیاس اتمی استفاده کرد. همان‌طور که توبیاس ویزنبورن، فیزیک‌دان دوره دکتری در دانشگاه هانوفر توضیح می‌دهد، هر ذره چرخانده شد و از حدود دو هزار زاویه در معرض پرتو ایکس قرار گرفت تا پژوهشگران بتوانند همه صفحه‌های بازتابنده را ثبت کنند. نتیجه، نخستین بررسی ساختاری موفق از این قطعات رادیواکتیو در مقیاس اتمی بود.

نتیجه شگفت‌آور بود: چندین ذره هنوز نظمی بلوری بسیار شبیه به سوخت اولیه اورانیوم نشان می‌دهند. به بیان دیگر، به جای آنکه کاملا به غبار بی‌شکل حل و فرسوده شوند، بخش‌هایی از ماده یک شبکه بلوری پایدار را حفظ کرده‌اند که ممکن است روند تخریب آن‌ها را در خاک و رسوب کندتر کند. این پایداری نشان می‌دهد برخی ذرات می‌توانند بسیار طولانی‌تر از آنچه مدل‌ها پیش‌بینی کرده بودند، از نظر زیست‌محیطی فعال باقی بمانند.

چرا برخی ذرات بلوری باقی می‌مانند، در حالی که برخی دیگر فرو می‌ریزند؟ این پرسش اهمیت زیادی دارد. پاسخ‌های دقیق‌تر به دانشمندان امکان می‌دهد پیش‌بینی‌های بلندمدت بسیار قابل اعتماد‌تری درباره گسترش آلودگی هسته‌ای، خطر مواجهه با تابش و راهبردهای پاکسازی محیط زیست ارائه کنند. داده‌های ساختاری جدید قطعه‌ای حیاتی از این پازل را فراهم می‌کند، اما هم‌زمان پرسش‌های تازه‌ای را نیز درباره نقش ترکیبی شیمی، ریزساختار و تاریخچه محیطی در تعیین سرنوشت هر ذره مطرح می‌سازد.

این مطالعه که با هدایت گروه‌هایی در مرکز هلمهولتز درسدن روسندورف و با همکاری شرکایی از اوکراین و اروپا انجام شده، در مجله مواد خطرناک منتشر شده است. این پژوهش یادآوری می‌کند که حتی کوچک‌ترین قطعات یک فاجعه می‌توانند حافظه‌ای طولانی در خود نگه دارند و فهم این حافظه به ابزارهای بسیار دقیق و صبری فراوان نیاز دارد.