Ученые из шести стран установили, что частицы плутония, содержавшегося в ядерном топливе разрушенной в 2011 году атомной электростанции "Фукусима-1", до сих пор остаются в окружающей среде. Результаты исследования опубликованы в журнале Science of the Total Environment.
Экологи и химики и раньше отмечали, что в материалах, попавших в атмосферу, почву и морскую воду после аварии, содержатся следы плутония, но его физическая, химическая и изотопная формы оставались неизвестными.
Результаты нового исследования, проведенного учеными из Японии, Финляндии, Франции, Швейцарии, Великобритании и США, показали, что наноразмерные включения оксидов плутония содержатся в богатых цезием микрочастицах (CsMP).
Ядерное топливо, сгорая внутри реактора, взаимодействует со структурным бетоном реактора. При разрушении материал распался на микроскопические радиоактивные частицы, которые ветер разнес по всей Японии.
Выяснилось, что CsMP очень радиоактивны и состоят в основном из кремнистого стекла бетона и радиоактивного цезия — летучего продукта деления, образующегося в реакторах при сгорании топлива.
Авторы изучили химический состав микрочастиц, используя комбинацию передовых аналитических методов — синхротронный вариант микро-рентгеновского анализа, вторичную ионную масс-спектрометрию и просвечивающую электронную микроскопию высокого разрешения.
Первоначально исследователи обнаружили внутри CsMP мельчайшие включения диоксида урана — уранинита — диаметром менее десяти нанометров. Это указывало на возможное нахождение ядерного топлива внутри частиц. Детальный анализ показал, что оксиды плутония связаны именно с этими включениями, а изотопный состав урана и плутония соответствует ядерному топливу.
"Результаты убедительно свидетельствуют о том, что наноразмерная неоднородность, которая характерна для нормального ядерного топлива, все еще присутствует в остатках топлива, которые остаются внутри поврежденных реакторов площадки", — отметил руководитель исследования, доктор Сатоши Уцуномия из японского Университета Кюсю.
По словам ученого, по этой информации можно судить о степени расплавления поврежденного реактора. Понимая это, энергетики смогут вовремя выводить их из эксплуатации и правильно обращаться с отходами.
"Теперь ясно, что богатые цезием микрочастицы — важный фактор радиоактивного загрязнения при ядерных авариях", — подчеркнул соавтор научной работы, профессор Гарет Лоу из Хельсинкского университета.
Исследователи продолжат изучение микрочастиц CsMP, чтобы лучше понять их долгосрочное поведение и воздействие на окружающую среду.