Op de 35e verjaardag van een van 's werelds ergste nucleaire rampen, er is nieuw onderzoek gepubliceerd dat zou kunnen helpen om de gevaarlijkste radioactieve materialen die nog steeds aanwezig zijn op de locatie in Tsjernobyl, in te dammen en op te ruimen.

De studie, onder leiding van Dr. Claire Corkhill van het Department of Materials Science and Engineering van de Universiteit van Sheffield, heeft een nieuwe benadering toegepast om ultraheldere röntgenstralen te gebruiken om beter inzicht te krijgen in het gevaarlijke afval dat is achtergelaten in de kernreactor.

De techniek levert voor het eerst een proof-of-concept op dat het gebruik van ultraheldere röntgenstralen rijke chemische informatie kan opleveren over enkele van de gevaarlijkste materialen die in Tsjernobyl zijn achtergebleven en een veilige manier kan bieden om ze te analyseren.

Met behulp van ultraheldere röntgenstralen heeft het team ook forensisch kunnen ontrafelen hoe nucleaire brandstof op de locatie direct na de ramp veranderde in een lava-achtige substantie. die in grote massa's is gestold en ontmantelingsinspanningen belemmert.

De gevaarlijkste materialen die in Tsjernobyl achterblijven, zijn zo gevaarlijk dat er slechts een zeer beperkt aantal monsters is geanalyseerd. Dit betekent dat wetenschappers tot nu toe geen diep inzicht hebben kunnen krijgen in hun eigenschappen en dit belemmert pogingen om de materialen veilig in het rampgebied in te dammen of te verwijderen.

De onderzoekers bestudeerden simulant Tsjernobyl-materiaal, gemaakt met behulp van ultramoderne faciliteiten in Sheffield, ontworpen om nucleaire ontmanteling en opberging te ondersteunen, met twee van 's werelds helderste microscopen - röntgensynchrotrons genaamd - in Zwitserland en de VS. Hier, ze waren in staat om zeer kleine monsters van hun materiaal te meten en uraniumhoudende kenmerken te identificeren die een twintigste van de grootte van een mensenhaar waren.

Door chemische 2D-beelden van deze uraniumkenmerken te maken, het team was in staat om de tijdlijn te reconstrueren van gebeurtenissen die plaatsvonden in de ogenblikken onmiddellijk na het ongeval, tijdens de vorming van de gesmolten kernbrandstof.

Het testen van de techniek op het simulant Tsjernobyl-materiaal heeft het concept opgeleverd dat de methode kan worden gebruikt om echte monsters uit Tsjernobyl als nooit tevoren veilig te analyseren.

Dr. Claire Corkhill, EPSRC vroege carrière research fellow en lezer aan de Universiteit van Sheffield, zei:"Als een forensische analyse van een plaats delict, de chemische analyse die op onze simulant-materialen werd uitgevoerd, stelde ons in staat om de laatste momenten van de kernbrandstof van Tsjernobyl samen te voegen terwijl deze samensmolt met andere componenten in de reactor om een ​​vulkanische lava te vormen. Onze analyses zijn consistent met de beperkte gegevens die beschikbaar zijn over echte monsters, dat is enorm spannend."

Het detailniveau dat met deze materialen en technieken wordt verkregen, opent een wereld van mogelijkheden om een ​​dieper begrip van deze materialen te ontwikkelen dat voorheen niet mogelijk was vanwege hun hoge radioactiviteit. Dit is een noodzaak voor de ontwikkeling van schoonmaaktechnologieën voor de lopende ontmantelingsoperaties in Tsjernobyl.

Dr. Corkhill voegde toe:"Het begrijpen van de vorming en het daaropvolgende chemische gedrag van deze materialen in de reactor in de afgelopen 35 jaar is de sleutel tot het opbouwen van een volledig begrip van nucleaire brandstoffen in ongevalscenario's. Ons onderzoek toont aan dat deze informatie kan worden verkregen met behulp van extreem kleine monsters, die de weg vrijmaakt voor analyse van echte kernsmeltbrandstoffen in Tsjernobyl en Fukushima. Het gebruik van zulke kleine monsters zal het risico dat gepaard gaat met hun analyse drastisch verminderen en biedt buitengewoon opwindende mogelijkheden om de opruimingsoperatie te ondersteunen."