От Кристаллографы Санкт‑Петербургского университета проанализировали образец так называемой лавы — вещества, полученного из подреакторного помещения разрушенного четвертого энергоблока Чернобыльской АЭС, и выявили неустойчивость этого материала к внешним условиям.
После аварии 26 апреля 1986 года на Чернобыльской атомной электростанции под разрушенным реактором образовались силикатные высокорадиоактивные расплавы. Позднее эксперты‑ликвидаторы из Курчатовского и Радиевого институтов провели разведку подреакторных помещений и произвели отбор проб для их последующего изучения.
В настоящее время застывшие массы укрыты двумя защитными сооружениями, возведенными над реактором. Основными являются «Укрытие» (первый саркофаг, построенный после катастрофы) и Новый безопасный конфайнмент (НБК, «Арка») — массивная арочная конструкция, накрывшая первоначальное укрытие. Эти объекты были созданы для изоляции разрушенного энергоблока, сокращения выбросов радиации и защиты персонала от ионизирующего излучения. Также на территории станции сегодня существуют другие сооружения для обращения с радиоактивными отходами и хранения отработавшего ядерного топлива.
Чернобыльская лава состоит из продуктов взаимодействия ядерного топлива (оксида урана) с циркониевыми оболочками тепловыделяющих элементов и силикатными материалами (серпентинитом и бетоном). Через паропроводы расплав протек в нижние подреакторные помещения, где и затвердел, превратившись в вещество, внешне напоминающее вулканическую лаву.
Научный коллектив, в который вошли представители Санкт‑Петербургского университета, Минералогического музея имени А.Е. Ферсмана РАН, Радиевого института имени В.Г. Хлопина и Физико‑технического института имени А.Ф. Иоффе, провел анализ фазового состава микрообразца такой лавы из помещения № 305/2. Считается, что именно эта зона была главным источником высокорадиоактивного расплава после аварии на станции.
Такую лаву принято делить на два основных типа — черную и коричневую. Они различаются химическим составом, в том числе концентрацией урана, а также количеством содержащихся в них включений. До сих пор остается неясным, существовал ли единый расплавленный очаг, который впоследствии разделился на слои, или под реактором сформировались два независимых очага разного цвета.
Ранее исследователи СПбГУ изучили, что происходит с высокорадиоактивным чернобыльским материалом кориумом в смеси с переплавленной и окисленной сталью при длительном взаимодействии с водой. Ученые выявили две новообразованные кристаллические урансодержащие фазы, диагностика которых поможет при моделировании последствий ядерных аварий.
Кристаллографы СПбГУ вместе с коллегами из других научно‑образовательных организаций также исследовали желтый налет, сформировавшийся на образце в процессе его хранения в Радиевом институте в период с 1990 по 2011 год. По словам ученых, плотные и прочные на вид образования начали разрушаться даже в лабораторных условиях, что свидетельствует об их химической нестабильности под влиянием окружающей среды.
«Образование вторичных минералов в виде налета связано с переходом урана из степени окисления 4+ в 6+. В природных условиях это происходит под воздействием грунтовых вод или атмосферных осадков, после чего соединения урана получают способность к миграции, что создает экологическую угрозу. В нашем случае даже не потребовалось присутствия грунтовых вод — хватило лишь атмосферной влаги. Это демонстрирует, насколько восприимчивы чернобыльские лавы к внешним воздействиям и насколько строгий контроль необходим за такими объектами для обеспечения экологической безопасности», — пояснил один из авторов исследования, профессор кафедры кристаллографии СПбГУ Владислав Гуржий.
Со временем опасность части радионуклидов снижается вследствие естественного распада элементов, однако некоторые долгоживущие изотопы сохраняются, именно их попадание в окружающую среду может привести к негативным экологическим последствиям.
По словам исследователей, полученные результаты можно применять для моделирования и прогнозирования поведения высокоактивных материалов, образующихся после техногенных аварий. Это важно как для анализа будущих изменений в экосистеме Чернобыля, так и для корректировки планов строительства современных атомных электростанций.
Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в Journal of Nuclear Materials.
Подробности по ссылке https://spbu.ru/news-events/novosti/specialisty-spbgu-podtverdili-podverzhennost-lavy-iz-chernobylskogo-reaktora