Oprydning i Tjernobyl kunne blive hjulpet af en ny røntgenanalysemetode

På 35-årsdagen for en af ​​verdens værste atomkatastrofer, der er offentliggjort ny forskning, der kan hjælpe med at inddæmme og rense de farligste radioaktive materialer, der stadig er tilbage på stedet i Tjernobyl.

Studiet, ledet af Dr. Claire Corkhill fra University of Sheffield's Department of Materials Science and Engineering, har brugt en ny tilgang til at bruge ultralyse røntgenstråler for bedre at forstå det farlige affald, der er blevet efterladt inde i atomreaktoren.

Teknikken giver for første gang proof of concept, at brug af ultralyse røntgenstråler kan give rig kemisk information om nogle af de farligste materialer, der er tilbage i Tjernobyl og give en sikker måde at analysere dem på.

Ved at bruge ultralyse røntgenstråler har holdet også gjort det muligt for kriminalteknisk at optrevle, hvordan atombrændstof på stedet blev omdannet til et lava-lignende stof umiddelbart efter katastrofen. som er størknet i store masser og hindrer nedlukningsindsatsen.

De farligste materialer, der er tilbage i Tjernobyl, er så farlige, at kun et meget begrænset antal prøver er blevet analyseret. Det betyder, at forskerne indtil nu ikke har været i stand til at få en dyb indsigt i deres egenskaber, og det hæmmer bestræbelserne på at inddæmme eller fjerne materialerne sikkert fra katastrofezonen.

Forskerne studerede simulant Tjernobyl-materiale, skabt ved hjælp af state-of-the-art faciliteter i Sheffield designet til at understøtte nuklear dekommissionering og bortskaffelse, med to af verdens lyseste mikroskoper - kaldet røntgensynkrotroner - i Schweiz og USA. Her, de var i stand til at måle meget små prøver af deres materiale og identificere uranholdige træk, der var en tyvendedel af størrelsen på et menneskehår.

Ved at bygge 2D kemiske billeder af disse uranegenskaber, holdet var i stand til at rekonstruere tidslinjen for begivenheder, der fandt sted i øjeblikke umiddelbart efter ulykken, under dannelsen af ​​det nedsmeltede nukleare brændsel.

Test af teknikken på det simulerende Tjernobyl-materiale har givet proof of concept, at metoden kunne bruges til sikkert at analysere rigtige prøver fra Tjernobyl som aldrig før.

Dr. Claire Corkhill, EPSRC tidlige karriereforsker og læser ved University of Sheffield, sagde:"Som en retsmedicinsk analyse af et gerningssted, den kemiske analyse udført på vores simulerende materialer gjorde det muligt for os at sammensætte de sidste øjeblikke af Tjernobyl-kernebrændstoffet, da det smeltede sammen med andre komponenter i reaktoren og dannede en vulkanlignende lava. Vores analyser er i overensstemmelse med de begrænsede data, der er tilgængelige på rigtige prøver, hvilket er ekstremt spændende."

Detaljeringsgraden opnået ved at bruge disse materialer og teknikker åbner en verden af ​​muligheder for at udvikle en dybere forståelse af disse materialer, som ikke tidligere har været mulig på grund af deres høje niveauer af radioaktivitet. Dette er en nødvendighed for at udvikle oprydningsteknologier til de igangværende nedlukningsoperationer i Tjernobyl.

Dr. Corkhill tilføjede:"Forståelse af dannelsen og den efterfølgende kemiske opførsel af disse materialer inde i reaktoren i løbet af de sidste 35 år er nøglen til at opbygge en fuldstændig forståelse af nukleare brændstoffer i ulykkesscenarier. Vores undersøgelse viser, at denne information kan opnås ved hjælp af ekstremt små prøver, som baner vejen for analyse af ægte Tjernobyl og Fukushima nukleare nedsmeltningsbrændstoffer. Brug af så små prøver vil drastisk reducere faren forbundet med deres analyse og åbner op for ekstremt spændende muligheder for at understøtte oprydningsoperationen."