- Cuatro décadas después del desastre de Chernóbil, los fragmentos radiactivos mantienen la estructura cristalina del combustible nuclear original.
- Las minúsculas partículas se clasifican en tres categorías, algunas similares al dióxido de uranio.
- La investigación muestra que las partículas calientes fusionan granos de combustible nuclear con óxido de circonio, lo que confiere gran estabilidad.
- Los resultados no permiten levantar las restricciones de la zona de exclusión de Chernóbil; se necesitan más muestras para una evaluación completa.
Han pasado cuarenta años desde la explosión de la central nuclear de Chernóbil en 1986, y los fragmentos radiactivos dispersos entonces conservan aún la estructura cristalina del combustible nuclear original. Un estudio reciente de seis diminutas partículas procedentes de Ucrania revela que la estabilidad química de estos materiales supera las previsiones de los investigadores. Científicos de la Universidad de Hannover y del Centro Helmholtz de Dresde examinaron estos fragmentos mediante difracción de rayos X de sincrotrón en Grenoble, Francia. Estos hallazgos ayudan a explicar cómo estos residuos retienen sustancias radiactivas, aunque el tamaño reducido de la muestra impide determinar la situación en toda la zona contaminada.
Características y clasificación de las minúsculas partículas
Los minúsculos residuos del desastre, denominados «partículas calientes», tienen un diámetro de apenas 8 a 50 micrómetros. A pesar de su tamaño diminuto, estas partículas siguen siendo altamente radiactivas cuarenta años después del accidente de 1986. Los investigadores las han clasificado en tres grandes grupos. Algunas partículas son químicamente y físicamente similares al dióxido de uranio, la sustancia que sirve de combustible en el reactor. Otras están parcial o totalmente recubiertas de circonio, o fusionadas con el metal que originalmente envolvía el combustible. Estas partículas compuestas se formaron a altas temperaturas al fundirse el combustible y unirse a su capa protectora de circonio. Un tercer grupo de partículas se originó durante la combustión del moderador de grafito del reactor.
El moderador suele emplearse para frenar los neutrones y mantener la reacción en cadena, pero durante el desastre su incendio duró diez días. El combustible se oxidó formando compuestos de uranio, entre ellos el triuranio octaóxido, un material mecánicamente inestable que tiende a formar partículas diminutas susceptibles de ser dispersadas por el viento, creando un riesgo de inhalación.
La investigación muestra que las partículas calientes generadas en el accidente de 1986 presentan granos de combustible nuclear fusionados con óxido de circonio. Para comprender por qué estos fragmentos se alteran a distintas velocidades, los investigadores examinaron su estructura interna. El equipo de Hannover aisló las partículas de muestras de suelo ucraniano y las fijó sobre electrodos de wolframio. Una estructura de encapsulado multicapa garantizó la seguridad en el transporte de las muestras radiactivas. En la línea de haz de Rossendorf, el cristalógrafo Christoph Hennig y sus colegas del HZDR hicieron rotar las partículas en un haz de rayos X enfocado. «Finalmente, rotamos completamente las partículas en un haz de rayos X enfocado a 100 micrómetros, aproximadamente el grosor de un cabello humano»,
Limitaciones de los resultados y futuras líneas de investigación
«Medimos cada partícula desde 2.000 ángulos distintos para captar sin interrupciones todas las reflexiones», explica Hennig. Las mediciones identificaron las distintas fases de óxido presentes en las muestras. Lo fundamental es que la estructura cristalina del combustible nuclear en las partículas analizadas se mantiene esencialmente intacta. Esta estabilidad contribuye a retener los productos de fisión en el interior de las partículas, limitando potencialmente su liberación al suelo y al agua circundantes.
Las limitaciones de este estudio son evidentes: los investigadores solo examinaron seis partículas procedentes de dos emplazamientos. «Sin embargo, la estructura de cada partícula es distinta, y nuestro experimento solo analizó seis partículas de dos lugares diferentes», advierte Tobias Wiesenborn, físico y doctorando de la Universidad de Hannover. Para establecer patrones más amplios se requieren más partículas de otros emplazamientos. Incluso así, los promedios no pueden captar el comportamiento de cada fragmento ni establecer riesgos sanitarios generalizados para toda la región. Algunas partículas más persistentes pueden retener isótopos radiactivos durante más tiempo y liberarlos posteriormente, lo que complica la evaluación de la evolución de la contaminación a lo largo del tiempo.
Por tanto, estos resultados no pueden servir de base para levantar las restricciones de la zona de exclusión de Chernóbil. Wiesenborn y Hennig ya están llevando a cabo experimentos de seguimiento sobre las fases de transuránicos altamente radiactivas presentes en los residuos del desastre.
El impacto persistente del desastre de Chernóbil
El impacto del desastre de Chernóbil perdura, y las minúsculas partículas calientes muestran una estabilidad química inesperada, cuyas consecuencias para el medio ambiente y la salud humana requieren vigilancia continua. Aunque la investigación ha revelado las características estructurales de estas partículas, la limitación del tamaño de la muestra impide generalizar los resultados y evaluar de forma integral el riesgo en toda la zona contaminada. Esto subraya la importancia de seguir investigando para comprender mejor el comportamiento a largo plazo de estas sustancias radiactivas y su potencial amenaza para los ecosistemas.