Quatro décadas após o desastre nuclear de Chernobyl (hoje conhecido como Chornobyl), partículas radioativas microscópicas permanecem espalhadas pelo solo circundante. As explosões que devastaram o reator libertaram enormes quantidades de detritos, deixando para trás uma contaminação que continua a representar graves riscos para a saúde. Mesmo depois de 40 anos, as partículas medindo apenas 8 a 50 micrómetros permanecem altamente radioactivas e a entrada nas áreas afectadas ainda requer vestuário de protecção.
Os cientistas examinaram agora mais de perto estes pequenos vestígios e descobriram uma descoberta surpreendente: alguns preservaram grande parte da sua estrutura interna original, apesar de décadas de exposição ao ambiente.
“Existem três classes dessas partículas”, explica Tobias Weissenborn, físico e doutorando na Universidade Leibniz de Hannover. “Primeiro, existem partículas que ainda são química e fisicamente muito semelhantes ao dióxido de urânio do combustível nuclear. Depois, existem partículas que estão parcial ou totalmente encapsuladas ou completamente fundidas com sua camada de zircônio.”
A segunda categoria originou-se durante as temperaturas extremas atingidas no interior do reator. À medida que o combustível nuclear derreteu, ele se combinou com o zircônio, um metal altamente resistente usado na camada externa protetora do combustível.
“O terceiro tipo de partícula foi criado quando o moderador de grafite pegou fogo”, acrescenta Weissenborn.
Em condições normais de operação, o moderador de grafite retarda os nêutrons rápidos, ajudando a sustentar a reação nuclear em cadeia. Durante o desastre, porém, o grafite pegou fogo e continuou queimando por dez dias.
“No processo, o combustível foi oxidado em vários óxidos de urânio” – como U3Ó8.
Ao contrário dos materiais mais estáveis, este óxido de urânio é mecanicamente frágil e pode facilmente quebrar-se em fragmentos microscópicos. O vento pode então transportar estas partículas radioactivas através do ambiente, onde a sua inalação apresenta sérios riscos para a saúde.
Cientistas examinam a poeira radioativa de Chornobyl com detalhes sem precedentes
Apesar de décadas de investigação, os cientistas ainda não compreendem completamente porque é que as partículas radioactivas de Chornobyl se decompõem a velocidades diferentes. À medida que esses materiais sofrem desgaste, eles podem produzir diversas formas de óxido de urânio, tornando difícil prever seu comportamento a longo prazo.
A investigação dessas mudanças requer equipamentos excepcionalmente precisos, incluindo difração de raios X síncrotron, uma técnica que revela a disposição dos átomos dentro de materiais cristalinos.
Dr. Christoph Hennig, cristalógrafo do Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), completou agora a primeira análise estrutural bem-sucedida de fragmentos radioativos deste tipo na Linha de Luz Rossendorf em Grenoble.
Trabalhando com Weissenborn, Hennig analisou seis partículas recuperadas da região de Chornobyl. Ao identificar as diferentes fases cristalinas dentro deles, os pesquisadores obtiveram informações que poderiam ajudar a determinar a rapidez com que as substâncias radioativas escapam para o ambiente circundante.
“Os colegas de Hanover e eu usamos vários métodos para isolar as partículas de amostras de solo ucraniano e fixá-las em eletrodos de tungstênio”, explica Weissenborn.
Como as amostras eram altamente radioativas, tiveram que ser encerradas em várias camadas de contenção antes de serem transportadas para Grenoble. Lá, a equipe de pesquisa de Hennig usou a difração de raios X para examinar suas estruturas internas, medindo como os raios X se espalhavam ao passarem pelo material.
“Primeiro, tivemos que descobrir como examinar a estrutura das partículas”, explica Christoph Hennig. “No final das contas, giramos completamente as partículas em um feixe de raios X focado em 100 micrômetros – aproximadamente a espessura de um fio de cabelo humano. Medimos cada partícula de 2.000 ângulos diferentes para capturar perfeitamente todos os reflexos.”
As medições permitiram aos cientistas distinguir diferentes fases de óxido de urânio dentro dos fragmentos radioativos, revelando detalhes que antes eram inacessíveis.
Uma descoberta surpreendente sobre a precipitação nuclear de 40 anos
Os resultados revelaram algo inesperado. Apesar de passar quatro décadas no meio ambiente, o combustível nuclear dentro das seis partículas examinadas manteve grande parte da sua estrutura cristalina original.
Isto sugere que pelo menos alguns dos detritos radioactivos produzidos pelo desastre de Chornobyl são mais estáveis quimicamente do que os investigadores acreditavam anteriormente.
Essa estabilidade poderá ter importantes implicações ambientais. Em vez de libertarem rapidamente substâncias radioactivas, as partículas parecem capazes de reter produtos de fissão dentro das suas estruturas. Se esse comportamento ocorrer de forma mais ampla, poderá ajudar a limitar o movimento de contaminantes radioativos no solo e na água próximos.
No entanto, os investigadores sublinham que as suas descobertas não devem ser interpretadas como evidência de que a contaminação radioactiva de Chornobyl se está a tornar inofensiva.
“No entanto, cada partícula tem uma estrutura diferente”, avisa Weissenborn, “e a nossa experiência estudou apenas seis dessas partículas em dois locais diferentes”.
A amostra relativamente pequena significa que as descobertas ainda não podem estabelecer como as partículas radioativas se comportam em toda a região contaminada. Para compreender a sua estabilidade de forma mais abrangente, os cientistas precisariam investigar muitas partículas adicionais recolhidas numa gama muito mais ampla de locais.
Por que o legado radioativo de Chornobyl permanece imprevisível
Mesmo com substancialmente mais dados, prever os perigos a longo prazo dos detritos radioactivos de Chornobyl continuaria a ser um desafio. Partículas individuais podem diferir em composição, estrutura e resistência ao intemperismo ambiental, afetando potencialmente a liberação de materiais radioativos.
“E mesmo que em algum momento obtivessemos algumas médias, ainda não seríamos capazes de fazer declarações universais sobre os riscos para a saúde na região”, adverte Weissenborn. “Porque mesmo que as partículas decaiam num padrão bastante uniforme, sempre haverá outliers, partículas mais persistentes, que libertarão radionuclídeos num momento posterior.”
Estas partículas persistentes podem continuar a libertar substâncias radioactivas muito depois de outros remanescentes terem se decomposto, complicando os esforços para avaliar futuras contaminações e riscos para a saúde.
Por essa razão, as novas descobertas não sugerem que as restrições à Zona de Exclusão de Chornobyl possam ser removidas tão cedo.
A investigação sobre as consequências duradouras da catástrofe continua. Weissenborn e Hennig já estão conduzindo experimentos adicionais focados em fases transurânicas altamente radioativas encontradas nos detritos restantes. O seu trabalho poderá fornecer uma imagem mais clara de como os materiais nucleares de Chornobyl mudam ao longo do tempo e por quanto tempo os seus efeitos ambientais podem persistir.
Fonte: ScienceDaily
