Zusammenfassung:
Fast 40 Jahre nach dem Atomunfall von Tschernobyl im Jahr 1986 führten Forscher die erste vollständige Kristallphasenanalyse eines einzelnen Kernbrennstoff-„Hot-Spot-Partikels“ durch, der durch den Unfall freigesetzt wurde. Die Entdeckung von sechs winzigen Partikeln ergab, dass die Struktur einiger Uranoxide noch weitgehend intakt ist und möglicherweise weiterhin Spaltprodukte und Aktiniden in den Partikeln fixiert sind, was bedeutet, dass die chemische Stabilität dieser Art von Trümmern möglicherweise höher ist als bisher angenommen.
Diese Partikel haben einen Durchmesser von etwa 8 bis 50 Mikrometern und stammten von zwei Orten in der Sperrzone von Tschernobyl: Das Forscherteam separierte zwei Partikel aus einem Asphaltbohrkern in Pripyat, mit einer Probenahmestelle etwa 3 Kilometer nordwestlich des Reaktors; Die anderen vier Partikel stammten aus der obersten Bodenschicht eines etwa fünf Kilometer entfernten Ackerlandes in der Nähe von Kopacz. Die Proben wurden 2015 bzw. 2017 gesammelt. Sie sind immer noch stark radioaktiv, und die Forscher führten Experimente unter dem Schutz mehrschichtiger Verpackungen durch.
Das Forschungsteam fixierte die Partikel und schickte sie zur Synchrotron Radiation Facility in Grenoble, wo sie mit einem fokussierten Röntgenstrahl gescannt und gemessen wurden, indem jedes Partikel aus etwa 2.000 Winkeln gedreht wurde, um Kristallbeugungssignale zu erfassen. Urandioxid (UO₂), Urantrioxid (U₃O₈), Urantetraurantetraoxid (U₄O₉) und zirkonhaltige Mischphasen wurden analysiert und identifiziert. Forscher glauben, dass ein Teil des UO₂- und U₄O₉-Gitters intakt bleibt und in naher Zukunft weiterhin als „Haltematrix“ fungieren könnte, wodurch die Auswanderung radioaktiver Spaltprodukte und Aktinidenelemente begrenzt wird.
Die unterschiedlichen Strukturen der Partikel spiegeln die unterschiedlichen Temperaturen und chemischen Umgebungen wider, die während des Unfalls herrschten. Einige kommen dem ursprünglichen Urandioxid-Brennstoff noch nahe; einige sind teilweise mit dem Zirkoniummaterial in der äußeren Schicht des Brennstoffs umhüllt oder damit verschmolzen; Beim Verbrennen des Graphitmoderators kann der Brennstoff zu verschiedenen Uranoxiden oxidiert werden. Unter ihnen ist U₃O₈ relativ zerbrechlich und kann leicht Partikel bilden, die vom Wind weggeblasen werden können. Das Einatmen dieser Art von radioaktivem Staub kann zu ernsthaften Gesundheitsrisiken führen.
Die sechs Proben stammten jedoch von zwei Standorten und können nicht alle Treibstoffreste in der gesamten Sperrzone von Tschernobyl darstellen. Die Forscher betonten, dass die Struktur jedes Partikels unterschiedlich sei. Selbst wenn die Probe erweitert wird und in Zukunft ein Mittelwert ermittelt wird, kann es immer noch „Ausreißer“-Partikel geben, die stabiler sind und über einen längeren Zeitraum Radionuklide freisetzen können. Diese Entdeckung kann nur dazu beitragen, Modelle zur Schadstoffverteilung und Abfallbewirtschaftung zu verbessern, bedeutet aber nicht unbedingt, dass die Umgebung im Allgemeinen sicher ist, und auch nicht, dass Verbotszonen aufgehoben werden können.
Die im Journal of Hazardous Materials veröffentlichte Forschung wurde von einem Team der Leibniz-Universität Hannover in Deutschland und des Helmholtz-Forschungszentrums Dresden-Rosendorf durchgeführt. Die Forscher analysieren weiterhin die hochradioaktiven transuranischen Elementphasen im Wrack, um mehr über die Veränderungen dieser Partikel im Laufe der Zeit zu erfahren, wenn sie dem Boden und Asphalt ausgesetzt sind, und über das Potenzial für zukünftige Freisetzungen radioaktiven Materials.
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