Mappe a gradiente di colore di LFCM marrone derivate dall'analisi μ-XRF e μ-XRD. Mostrando (a) il rapporto μ-XRF U/U + Zr normalizzato, dove un valore di 1 è uguale a UO2 e 0 corrisponde a regioni in cui non è stata osservata nessuna U-La; (b) la frazione U in c-(U1−xZrx)O2 stimata dallo spostamento di picco normalizzato del picco cubico (111) nei pattern μ-XRD acquisiti per ciascun pixel, dove un valore di 1 indica nessuno spostamento di questa riflessione; (c) l'intera larghezza a metà del massimo (FWHM) della riflessione (111) nei modelli μ-XRD acquisiti per ciascun pixel, dove un valore di 0,02 indica un picco con larghezza di 0,02° (2θ); e (d) la distribuzione di fase delle regioni in cui (U, Sono presenti fasi Zr)O2.
Nel 35° anniversario di uno dei peggiori disastri nucleari del mondo, è stata pubblicata una nuova ricerca che potrebbe aiutare a contenere e ripulire i materiali radioattivi più pericolosi che ancora rimangono nel sito di Chernobyl.
Lo studio, guidato dalla Dott.ssa Claire Corkhill del Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali dell'Università di Sheffield, ha adottato un nuovo approccio di utilizzo di raggi X ultraluminosi per comprendere meglio i rifiuti pericolosi che sono stati lasciati all'interno del reattore nucleare.
La tecnica fornisce per la prima volta la prova del concetto che l'uso di raggi X ultraluminosi può fornire informazioni chimiche ricche su alcuni dei materiali più pericolosi lasciati a Chernobyl e fornire un modo sicuro per analizzarli.
L'uso di raggi X ultraluminosi ha anche permesso al team di svelare in modo forense come il combustibile nucleare nel sito si sia trasformato in una sostanza simile alla lava subito dopo il disastro, che si è solidificato in grandi masse e sta ostacolando gli sforzi di smantellamento.
I materiali più pericolosi che rimangono all'interno di Chernobyl sono così pericolosi che solo un numero molto limitato di campioni è stato analizzato. Ciò significa che fino ad ora gli scienziati non sono stati in grado di ottenere una visione approfondita delle loro proprietà e questo sta ostacolando gli sforzi per contenere o rimuovere in sicurezza i materiali dalla zona del disastro.
I ricercatori hanno studiato il materiale simulante di Chernobyl, creato utilizzando strutture all'avanguardia a Sheffield progettate per supportare lo smantellamento e lo smaltimento nucleare, con due dei microscopi più luminosi al mondo, chiamati sincrotroni a raggi X, in Svizzera e negli Stati Uniti. Qui, sono stati in grado di misurare campioni molto piccoli del loro materiale e identificare caratteristiche contenenti uranio che erano un ventesimo delle dimensioni di un capello umano.
Costruendo immagini chimiche 2D di queste caratteristiche dell'uranio, la squadra è riuscita a ricostruire la cronologia degli eventi accaduti nei momenti immediatamente successivi all'incidente, durante la formazione del combustibile nucleare fuso.
Testare la tecnica sul materiale simulante di Chernobyl ha fornito la prova del concetto che il metodo potrebbe essere utilizzato per analizzare in sicurezza campioni reali di Chernobyl come mai prima d'ora.
Dott.ssa Claire Corkhill, Ricercatore e lettore all'inizio della carriera dell'EPSRC presso l'Università di Sheffield, ha detto:"Come un'analisi forense di una scena del crimine, l'analisi chimica eseguita sui nostri materiali simulanti ci ha permesso di ricostruire gli ultimi momenti del combustibile nucleare di Chernobyl mentre si scioglieva insieme ad altri componenti nel reattore per formare una lava vulcanica. Le nostre analisi sono coerenti con i dati limitati disponibili su campioni reali, che è estremamente eccitante."
Il livello di dettaglio ottenuto utilizzando questi materiali e queste tecniche apre un mondo di possibilità per sviluppare una comprensione più profonda di questi materiali che in precedenza non era possibile a causa dei loro alti livelli di radioattività. Questa è una necessità per lo sviluppo di tecnologie di pulizia per le operazioni di smantellamento in corso a Chernobyl.
Il Dr. Corkhill ha aggiunto:"Comprendere la formazione e il successivo comportamento chimico di questi materiali all'interno del reattore negli ultimi 35 anni è la chiave per ottenere una comprensione completa dei combustibili nucleari in scenari di incidenti. Il nostro studio mostra che queste informazioni possono essere ottenute utilizzando dimensioni estremamente ridotte campioni, che apre la strada all'analisi dei veri combustibili nucleari di Chernobyl e Fukushima. L'uso di campioni così piccoli ridurrà drasticamente il rischio associato alla loro analisi e aprirà possibilità estremamente interessanti per supportare l'operazione di pulizia".
