Tým z Lawrence Livermore National Laboratory se zaměřil na průběh vzniku radioaktivního spadu
Lawrence Livermore National Laboratory
Atomový výbuch
Co po sobě zanechá jaderná exploze? Výzkumníci sledovali proces krok za krokem
Radioaktivní spad patří k nejznámějším důsledkům jaderných explozí. Přesto vědci stále přesně nevědí, jak jednotlivé prvky během ochlazování jaderné ohnivé koule reagují a vytvářejí nebezpečné částice. Nová studie americké laboratoře Lawrence Livermore National Laboratory ukazuje, že současné modely mohou některé důležité chemické procesy podceňovat.
Redaktor
Když dojde k jadernému výbuchu nebo vážné havárii jaderného reaktoru, okolí během zlomku sekundy zasáhne obrovské množství energie. Vzduch i okolní materiály se vypaří a vytvoří žhavý oblak plynu a plazmatu.
Jak se tato jaderná ohnivá koule rozpíná, začíná se ochlazovat a kondenzovat do drobných pevných částic. Právě tehdy vzniká radioaktivní spad.
Přestože jde o proces, který vědci studují už desítky let, stále není zcela jasné, jak přesně probíhá. A právě to se nyní pokusil objasnit tým z Lawrence Livermore National Laboratory ve studii publikované v odborném časopise Analytical Chemistry.
Výzkumníci se zaměřili na chování uranu, ceru a cesia během postupného ochlazování. Pomocí plazmatického průtokového reaktoru vytvořili laboratorní podmínky připomínající část procesů, které probíhají uvnitř jaderné ohnivé koule.
„Změna doby, po kterou materiály zůstávají vystaveny vysoké teplotě, může ovlivnit chemické reakce i způsob, jakým se těkavé prvky, jako je cesium, začleňují do vznikajících částic,“ vysvětluje autorka studie profesorka Rakia Dhaouiová z Lawrence Livermore National Laboratory.
Podle ní si částice radioaktivního spadu uchovávají jakýsi záznam svého vzniku.
„Studiem těchto procesů v kontrolovaném prostředí můžeme nahradit předpoklady skutečnými měřeními, zpřesnit modely používané při analýze jaderných trosek a podpořit rozhodování ve chvílích, kdy na tom nejvíce záleží,“ dodává Dhaouiová.
Vědci během experimentů sledovali dvě různé situace. V jednom případě materiály chladly postupně. Ve druhém zůstávaly delší dobu při vysoké teplotě a teprve poté rychle ochladly.
Právě tento rozdíl se ukázal jako zásadní.
„Historické studie radioaktivního spadu naznačují, že způsob ochlazování materiálů hraje důležitou roli,“ říká Dhaouiová. „Rychlost ochlazování i doba strávená při vysokých teplotách mohou ovlivnit chemické složení i samotný vznik částic.“
Uran se podle výzkumu choval relativně předvídatelně. Jako méně těkavý prvek kondenzoval poměrně brzy. Podobně reagoval i cer, který vědci často používají jako náhradu plutonia při laboratorních experimentech.
Největším překvapením bylo cesium.
To kondenzovalo výrazně později a při delším vystavení vysokým teplotám se mnohem intenzivněji mísilo s ostatními prvky. Právě tento jev podle autorů naznačuje, že vznik radioaktivního spadu nezávisí pouze na okamžiku kondenzace jednotlivých prvků, ale také na jejich vzájemných chemických reakcích během ochlazování.
To je důležitý poznatek, protože mnoho současných modelů pracuje s jednotlivými materiály spíše odděleně a tyto interakce zachycuje jen částečně.
Nová data by proto mohla pomoci zpřesnit bezpečnostní modely, ale také zlepšit schopnost zpětně rekonstruovat průběh jaderných událostí na základě analyzovaných částic spadu.
