Ученые из Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса в США провели эксперимент, который помогает понять, как формируются радиоактивные осадки после ядерного взрыва или тяжелой аварии на реакторе. Оказалось, что важен не только набор веществ, попавших в огненный шар, но и то, как именно они остывают.
После такого события огромный выброс энергии за доли секунды нагревает воздух и окружающие материалы. Они испаряются, превращаются в облако горячего газа и плазмы, а затем, по мере охлаждения, конденсируются в мельчайшие твердые частицы. Эти частицы и становятся частью радиоактивных осадков.
Исследователи воссоздали не сам ядерный взрыв, а один из этапов этого процесса – переход горячего пара в частицы при охлаждении. Для этого использовали плазменный проточный реактор: в него вводили смеси веществ, испаряли их при высокой температуре, а затем пропускали через трубку с контролируемым охлаждением.
В эксперименте изучали уран, церий и цезий. Уран выбрали как менее летучий элемент: он конденсировался раньше других. Церий использовали как заменитель плутония – он вел себя похожим образом. А вот цезий оказался главным сюрпризом. Он конденсировался значительно позже и при более долгом пребывании при высокой температуре заметно сильнее смешивался с другими элементами.
Это важно, потому что многие существующие модели радиоактивных осадков рассматривают вещества в основном отдельно друг от друга. Новая работа показывает: при охлаждении элементы могут химически взаимодействовать, и эти реакции влияют на состав будущих частиц.
“Изменение времени, которое материалы проводят при высокой температуре, может менять химические реакции и то, как летучие элементы, такие как цезий, включаются в частицы”, – пояснила ученая LLNL Ракия Дхауи. По ее словам, такие частицы сохраняют “запись” о том, как они образовались.
Ученые считают, что данные помогут улучшить модели, которые используют для реконструкции ядерных событий и оценки рисков. В дальнейшем команда планирует изучать более реалистичные смеси материалов, чтобы точнее описать формирование осадков в реальных условиях.
Тема радиоактивных осадков особенно чувствительна для Беларуси из-за последствий аварии на Чернобыльской АЭС. Smartpress.by ранее писал, что после катастрофы 26 апреля 1986 года радиацией оказались загрязнены 23% территории Беларуси, включая более 3,6 тыс. населенных пунктов. Отдельно эксперты отмечали, что ключевыми радионуклидами для оценки последствий остаются цезий и стронций.
