Atomfingeraftryk identificerer emissionskilder til uran

Uran er ikke altid det samme:afhængigt af om dette kemiske element frigives af den civile atomindustri eller som nedfald fra atomvåbenforsøg, forholdet mellem de to menneskeskabte, dvs. menneskeskabte, uran isotoper ²³³ U og ²³⁶ U varierer. Disse resultater blev for nylig fundet af et internationalt hold grupperet omkring fysikere fra universitetet i Wien og giver et lovende nyt "fingeraftryk" til identifikation af radioaktive emissionskilder. Som en konsekvens, det er også en fremragende miljøsporer for havstrømme, som det er vist i Nature Communications.

Havene indeholder naturligt koncentrationer af grundstoffet uran (U) i intervallet flere mikrogram pr. kilogram vand. På grund af dens opløste kemiske form, uran fjernes ikke fra vand ved sedimentering, men transporteres og blandes sammen med de tilsvarende vandmasser. Disse kemiske egenskaber gør det muligt at spore vandtransportprocesser i havstrømme, som har stor indflydelse på vores klima.

Uran som en oceanografisk indikator

Dette gælder også for såkaldte menneskeskabte uranisotoper frigivet ved menneskelige aktiviteter, såsom nukleare oparbejdningsanlæg, reaktorulykker eller atmosfæriske atomvåbenforsøg. En fordel ved at bruge menneskeskabte uranisotoper til at spore havstrømme er deres høje følsomhed over for små, nylige urantilførsler til det store reservoir af naturligt uran. Ved at observere spredningen af ​​spornuklider fra kilden til deres emission, forskere kan udlede vandtransporten i de nærliggende have.

Isotopfysikgruppen ved universitetet i Wien startede analysen af ​​den menneskeskabte sporisotop ²³⁶ for flere år siden, som nu i stigende grad er blevet accepteret som et oceanografisk sporstof af det respektive videnskabelige samfund. Imidlertid, i systemer, der er påvirket af flere kontamineringskilder, såsom det arktiske hav, en enkelt isotop er ikke tilstrækkelig til at spore havstrømme, fordi man ved for lidt om de forskellige kilders emissionshistorie.

²³³ U/ ²³⁶ U – det nye isotopiske fingeraftryk

"Så vi ledte efter en anden menneskeskabt uran-isotop, som produceres under eksplosionen af ​​atomvåben, men næppe i konventionelle atomkraftværker. Med hensyn til kernefysik, ²³³ Du så ud til at være en lovende kandidat, " forklarer Peter Steier, en af ​​initiativtagerne til undersøgelsen.

Det lykkedes forskerne at analysere mindste mængder af ²³³ U og ²³⁶ U ved hjælp af acceleratormassespektrometri (AMS) ved Vienna Environmental Research Accelerator (VERA). Prøverne leveret af internationale samarbejdspartnere omfattede en koralkerne fra Stillehavet, en tørvemosekerne fra Schwarzwald og prøver fra det irske og Østersøen. Påvisningen af ​​de ekstremt lave koncentrationer af ²³³ U, for eksempel 1 femtogram pr. gram koral, var kun muligt efter en større opgradering af VERA-anlægget.

Fysikernes hypotese blev bekræftet, som de fandt en ²³³ U/ ²³⁶ U-forhold i prøver fra Det Irske Hav, som vides at være stærkt påvirket af udledninger fra Sellafield-oparbejdningsanlægget, ti gange lavere end i prøverne fra den tyske tørvemose, hvor det globale nedfald fra våbenforsøg havde akkumuleret. Dataene fra korallerne og tørvemosens kerne kan endda tilskrives forskellige faser af de atmosfæriske atomvåbentestprogrammer.

Ny indsigt i nedfald af atomvåben

Forfatterne hævder, at betydelige mængder af ²³³ Du blev løsladt enten med termonukleare våben, hvor isotopen er produceret ved hurtig neutronfangst i højt beriget uran, eller ved eksplosion af laveffektive våben, hvori ²³³ U blev brugt direkte som brændstof. "Vores eksperimentelle data viser, at bidragene til globalt våbennedfald fra nutidens viden ikke kan forklare ²³³ U uranbalance i mosen. Dette tyder på et bidrag fra de eneste kendte ²³³ U bombe testet på teststedet i Nevada, " siger førsteforfatter Karin Hain fra universitetet i Wien.