L'uranio non è sempre lo stesso:a seconda che questo elemento chimico sia rilasciato dall'industria nucleare civile o come ricaduta dai test sulle armi nucleari, il rapporto tra i due antropici, cioè artificiale, isotopi di uranio ²³³ tu e ²³⁶ U varia. Questi risultati sono stati recentemente trovati da un team internazionale raggruppato attorno a fisici dell'Università di Vienna e forniscono una nuova promettente "impronta digitale" per l'identificazione delle fonti di emissioni radioattive. Come conseguenza, è anche un ottimo tracciante ambientale per le correnti oceaniche, come mostrato in Nature Communications.

Gli oceani contengono naturalmente concentrazioni dell'elemento uranio (U) nell'ordine di diversi microgrammi per chilogrammo di acqua. A causa della sua forma chimica disciolta, l'uranio non viene rimosso dall'acqua per sedimentazione, ma viene trasportato e mescolato insieme alle corrispondenti masse d'acqua. Queste proprietà chimiche consentono di tracciare i processi di trasporto dell'acqua nelle correnti oceaniche, che hanno una forte influenza sul nostro clima.

L'uranio come indicatore oceanografico

Ciò vale anche per i cosiddetti isotopi di uranio antropogenici rilasciati dalle attività umane, come gli impianti di ritrattamento nucleare, incidenti ai reattori o test di armi nucleari atmosferiche. Un vantaggio dell'utilizzo di isotopi di uranio antropogenici per tracciare le correnti oceaniche è la loro elevata sensibilità alle piccole, recenti immissioni di uranio nel grande serbatoio di uranio naturale. Osservando la dispersione dei nuclidi in tracce dalla sorgente della loro emissione, gli scienziati possono dedurre il trasporto dell'acqua nei mari vicini.

Il gruppo di fisica degli isotopi dell'Università di Vienna ha avviato l'analisi dell'isotopo traccia antropogenico ²³⁶ Tu diversi anni fa, che è ormai sempre più accettato come tracciante oceanografico dalla rispettiva comunità scientifica. Però, in impianti interessati da molteplici fonti di contaminazione, come l'Oceano Artico, un solo isotopo non è sufficiente per tracciare le correnti oceaniche perché si sa troppo poco sulla storia delle emissioni delle varie sorgenti.

²³³ U/ ²³⁶ U—la nuova impronta digitale isotopica

"Quindi stavamo cercando un secondo isotopo antropogenico dell'uranio, che viene prodotto durante l'esplosione delle armi nucleari ma difficilmente nelle centrali nucleari convenzionali. In termini di fisica nucleare, ²³³ Sembravi un candidato promettente, " spiega Peter Steier, uno dei promotori dello studio.

Gli scienziati sono riusciti ad analizzare quantità minime di ²³³ tu e ²³⁶ U utilizzando la spettrometria di massa con acceleratore (AMS) presso il Vienna Environmental Research Accelerator (VERA). I campioni forniti dai partner della cooperazione internazionale includevano un nucleo di corallo dell'Oceano Pacifico, un nucleo di torbiera della Foresta Nera e campioni dell'Irlanda e del Mar Baltico. Il rilevamento delle concentrazioni estremamente basse di ²³³ tu, per esempio 1 femtogrammo per grammo di corallo, è stato possibile solo dopo un importante aggiornamento della struttura VERA.

L'ipotesi dei fisici è stata confermata, come hanno trovato a ²³³ U/ ²³⁶ Rapporto U nei campioni del Mare d'Irlanda, che è noto per essere pesantemente influenzato dagli scarichi dell'impianto di ritrattamento di Sellafield, dieci volte inferiore rispetto ai campioni della torbiera tedesca dove si era accumulata la ricaduta globale dei test sulle armi. I dati del corallo e del nucleo della torbiera possono anche essere attribuiti a diverse fasi dei programmi di test delle armi nucleari atmosferiche.

Nuove intuizioni sulla ricaduta delle armi nucleari

Gli autori sostengono che quantità significative di ²³³ U sono stati rilasciati da armi termonucleari, in cui l'isotopo è prodotto dalla cattura rapida di neutroni in uranio altamente arricchito, o dall'esplosione di armi a bassa efficienza in cui ²³³ U è stato usato direttamente come combustibile. "I nostri dati sperimentali mostrano che i contributi alla ricaduta globale delle armi a partire dalle conoscenze odierne non possono spiegare il ²³³ U bilancio dell'uranio nella palude. Questo suggerisce un contributo dell'unico conosciuto ²³³ U bomb testata nel sito di test del Nevada, ", afferma la prima autrice Karin Hain dell'Università di Vienna.