В 6 частицах Чернобыля в основном уцелели UO₂ и U₄O₉

Подробно

Что именно исследовали учёные?

Работа называется «X-ray diffraction phase analysis of single hot particles from Chornobyl». Авторы: Тобиас Вайсенборн, Кристоф Хенниг, Лаура Лайферманн, Пауль Ханеманн, Элеонор Лоуренс Брайт, Флориан Мейрер, Аарон Леннерт, Кристина Квашнина и Клеменс Вальтер. Работа проведена в Институте радиоэкологии и радиационной защиты Университета Лейбница в Ганновере, Институте экологии ресурсов HZDR, на станции Rossendorf Beamline Европейского синхротрона ESRF в Гренобле и в Регенсбургском университете.

Исследованы шесть отдельных «горячих» частиц ядерного топлива. По данным пресс-релиза, их размер составляет 8-50 мкм. Две частицы взяты из кернов асфальта рынка Припяти, отобранных в 2015 году примерно в 3,5 км северо-западнее реактора. Ещё четыре извлечены из поверхностного сельскохозяйственного грунта возле Копачей, отобранного в 2017 году примерно в 5 км к юго-юго-востоку от ЧАЭС. Копачевские пробы брали с глубины 0-5 см: это 140 случайных образцов примерно по 40 г сухой массы.

Это анализ реальных образцов из окружающей среды, а не моделирование и не лабораторный эксперимент по выщелачиванию. Частицы выделяли из образцов и закрепляли на вольфрамовых иглах. В Гренобль их перевозили в нескольких защитных барьерах.

Как анализировали частицы и что обнаружили?

Основной метод - высокоразрешающая синхротронная рентгеновская дифракция. На Rossendorf Beamline каждую частицу полностью вращали по трём осям в рентгеновском пучке, сфокусированном до 100 мкм. Это позволило зарегистрировать отражения от отдельных микрочастиц.

«В конечном счёте мы полностью вращали частицы в рентгеновском пучке, сфокусированном до 100 микрометров. Мы измерили каждую частицу в 2000 различных угловых положениях, чтобы без пробелов зарегистрировать все отражения», - рассказал кристаллограф HZDR и Rossendorf Beamline ESRF Кристоф Хенниг.

В частицах нашли кристаллические фазы UO₂, U₃O₈, U₄O₉ и смешанные фазы с цирконием. Наличие кубической фазы ZrO₂ дополнительно подтверждали методом XANES. Главный результат: структуры UO₂ и U₄O₉ после почти четырёх десятилетий воздействия среды в значительной степени сохранились.

Авторы выделяют три класса чернобыльских топливных частиц:

• близкие по свойствам к диоксиду урана;
• частично или полностью покрытые цирконием либо сплавленные с ним;
• возникшие при пожаре графитового замедлителя.

«Мы различаем три класса этих частиц: похожие по химическим и физическим свойствам на диоксид урана; частично или полностью окружённые циркониевой оболочкой либо полностью сплавленные с ней; и частицы, возникшие при пожаре графитового замедлителя», - пояснил физик и докторант Университета Лейбница Тобиас Вайсенборн.

Означает ли это, что частицы безопасны?

Нет. Частицы остаются высокорадиоактивными. По данным пресс-релиза, оксид U₃O₈ механически нестабилен: он способен дробиться и переноситься ветром, а вдыхание такой пыли опасно.

Авторы статьи осторожно трактуют сохранившиеся матрицы UO₂ и U₄O₉ как потенциальные вместилища продуктов деления и актинидов, которые смогут удерживать их в ближайшем будущем. Это вывод из фазового состава, а не прямое измерение годовой скорости утечки. В работе нет универсальной продолжительности жизни частиц, региональных доз, заболеваемости и данных об общей миграции загрязнения в почву и воду.

Стоит различать статью и её пересказы. Формулировки пресс-релиза и ScienceDaily о том, что картина «значительно стабильнее, чем предполагалось», сильнее выводов самой работы: прямого сравнения с численным прогнозом скорости разрушения в аннотации нет. Отраслевое издание Nuclear Newswire Американского ядерного общества оценило результат как свидетельство структурной устойчивости шести частиц и отметило необходимость дальнейших исследований. Его утверждение, что делящийся материал не вышел в среду «в сколько-нибудь значительной степени», шире данных статьи и прямыми измерениями не подтверждено.

Можно ли распространить вывод на всю зону отчуждения?

Пока нельзя. Выборка мала: шесть частиц из двух мест и двух разных матриц - почвы и асфальта.

«Однако каждая отдельная частица устроена по-разному, а в нашем эксперименте удалось исследовать лишь шесть таких частиц из двух разных мест», - отметил Вайсенборн.

«Даже если когда-нибудь мы получим средние значения, всё равно нельзя будет делать универсальные выводы о рисках для здоровья в регионе: всегда останутся выбросы - более стойкие частицы, которые высвободят радионуклиды позднее», - добавил он.

Авторы предлагают изучить значительно больше частиц из большего числа мест. Они уже ведут эксперименты с высокорадиоактивными трансурановыми фазами в остатках чернобыльского топлива.

Что известно о подобных частицах из других исследований?

Авария на реакторе №4 Чернобыльской АЭС произошла 26 апреля 1986 года во время испытания на малой мощности. Взрывы разрушили реактор, графит горел около десяти дней, а в окружающую среду попали газы, аэрозоли и топливные частицы, как отмечает МАГАТЭ.

Разные классы частиц ведут себя по-разному. В исследовании 2019 года в Journal of Environmental Radioactivity сообщалось, что в западном следе около 20% активности ⁹⁰Sr оставалось в частицах даже после двух часов кипячения в концентрированной азотной кислоте. Для северного и южного следов выщелачивание ⁹⁰Sr достигало 90-95%.

Независимая группа 16 февраля 2026 года опубликовала работу об одной частице UO₂ размером около 20 мкм. Её нашли в 2021 году в торфяно-болотной почве в 14,5 км севернее ЧАЭС. Спустя 35 лет частица в значительной степени сохранила структуру и степень окисления U(IV).