要約:
1986 年のチェルノブイリ原発事故から約 40 年後、研究者たちは、事故によって放出された単一の核燃料「ホットスポット粒子」の完全な結晶相分析を初めて実施しました。 6つの小さな粒子の検出により、一部の酸化ウランの構造はまだほぼ無傷であり、粒子内部に核分裂生成物やアクチニドを固定し続けている可能性があることが判明した。これは、このタイプのデブリの化学的安定性が以前に推定されていたよりも高い可能性があることを意味している。
これらの粒子は直径約 8 ～ 50 ミクロンで、チェルノブイリ立ち入り禁止区域の 2 か所から来たものです。研究チームはプリピャチのアスファルトドリルコアから 2 つの粒子を分離しました。サンプリングポイントは原子炉の北西約 3 キロメートルでした。残りの4つの粒子は、コパッチ近くの約5キロ離れた農地の表土から来たものである。サンプルはそれぞれ 2015 年と 2017 年に収集されました。これらは依然として放射性が高く、研究者らは多層包装で保護された状態で実験を行った。
研究チームは粒子を固定してグルノーブルのシンクロトロン放射施設に送り、そこで集束した X 線ビームでスキャンし、各粒子を約 2,000 の角度から回転させて結晶回折信号を捕捉することで測定しました。二酸化ウラン (UO2)、三酸化ウラン (U3O8)、四酸化ウラン (U4O9) およびジルコニウムを含む混合相が分析され、同定されました。研究者らは、UO₂ および U₄O₉ 格子の一部はそのまま残り、近い将来も「保持マトリックス」として機能し続け、放射性核分裂生成物やアクチニド元素の外部への移動を制限する可能性があると考えています。
粒子のさまざまな構造は、事故中に経験したさまざまな温度と化学環境を反映しています。一部はまだ元の二酸化ウラン燃料に近いものもあります。一部は燃料の外層のジルコニウム材料で部分的に包まれているか、または融合されています。黒鉛減速材が燃焼すると、燃料が酸化されてさまざまな酸化ウランが生成される可能性があります。このうち U₃O₈ は比較的もろく、粒子を形成しやすいため風で飛ばされます。この種の放射性粉塵を吸入すると、重大な健康リスクを引き起こす可能性があります。
ただし、6 つのサンプルは 2 つの場所から採取されたものであり、チェルノブイリ立ち入り禁止区域全体のすべての燃料デブリを表すことはできません。研究者らは、各粒子の構造が異なることを強調した。たとえサンプルが拡張され、将来的に平均が得られたとしても、より安定しており、より長期間にわたって放射性核種を放出する可能性がある「外れ値」の粒子が依然として存在する可能性がある。この発見は、汚染の拡散と廃棄物管理のモデルを改善するのに役立つだけですが、必ずしも周囲の環境が一般的に安全であることを意味するものではなく、立ち入り禁止区域が解除されることを意味するものでもありません。
Journal of Hazardous Materials に発表されたこの研究は、ドイツのハノーバーにあるライプニッツ大学とドレスデン ローゼンドルフのヘルムホルツ研究センターのチームによって完了しました。研究者らは、残骸中の高放射性超ウラン元素相の分析を続けており、これらの粒子が土壌やアスファルトにさらされたときの時間の経過による変化や、将来の放射性物質の放出の可能性についてさらに詳しく調べている。
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