Görüntüdeki Cs atomları parlak noktalar (görüntüde daire içine alınmış) olarak görünür. Yapıdaki Cs atomlarının yaklaşık yarısı radyoaktiftir. Kredi: Tehlikeli Maddeler Dergisi (2024). DOI: 10.1016/j.jhazmat.2024.134104

Fukushima Daiichi Nükleer Santrali’ndeki (FDNPP) nükleer felaketten on üç yıl sonra, analizde yapılan bir atılım dünyada bir ilki mümkün kıldı: çevresel numunelerdeki radyoaktif sezyum (Cs) atomlarının doğrudan görüntülenmesi.

Japonya, Finlandiya, Amerika ve Fransa’daki bir araştırmacı ekibi tarafından tamamlanan ve hasarlı FDNPP reaktörlerinden yayılan materyalleri analiz eden analiz, Japonya’da karşı karşıya kalınan çevresel ve radyoaktif atık yönetimi zorluklarına dair önemli bilgiler ortaya koyuyor.

çalışmak“‘Görünmez’ radyoaktif sezyum atomları ortaya çıktı: Fukushima Daiichi Nükleer Santrali’nden sezyum açısından zengin mikropartiküllere (CsMP’ler) kirletici katılımı” başlıklı makale kısa süre önce yayınlandı. Tehlikeli Maddeler Dergisi.

2011 yılında Büyük Tōhoku Depremi ve Tsunami’nin ardından FDNPP’deki 3 nükleer reaktör, yedek güç ve soğutma kaybı nedeniyle erimeye uğradı. O zamandan bu yana, kapsamlı araştırma çalışmaları, hasarlı reaktörlerde bulunan yakıt döküntülerinin (erimiş nükleer yakıtlar ve yapısal malzemelerin karışımı) özelliklerinin anlaşılmasına odaklandı. Bu kalıntıların dikkatli bir şekilde çıkarılıp imha edilmesi gerekir.

Bununla birlikte, yakıt kalıntılarının fiziksel ve kimyasal durumuna ilişkin pek çok belirsizlik devam etmektedir ve bu durum, kurtarma çabalarını büyük ölçüde karmaşık hale getirmektedir.

Radyoaktif sezyumun kimyasını anlama çabaları dünyada bir ilkle sonuçlandı

Hasar görmüş Fukushima Daiichi reaktörlerinden partikül formunda önemli miktarda radyoaktif C salındı. Cs bakımından zengin mikropartiküller (CsMP’ler) olarak adlandırılan partiküller, az çözünür, küçüktür (< 5 µm) ve cam benzeri bir bileşime sahiptir.

Mevcut çalışmayı Japonya’daki Kyushu Üniversitesi’nden Prof. Satoshi Utsunomiya yönetti. Kendisi, CsMP’lerin “erimiş nükleer yakıtın betona çarpması sonucu meydana gelen erimeler sırasında hasarlı reaktörlerin tabanında oluştuğunu” açıkladı.

Oluşumdan sonra birçok CsMP kaybedildi. çevredeki ortamın kontrol altına alınması.

Görüntü nasıl oluşturuldu?

CsMP’lerin ayrıntılı karakterizasyonu, erimelerin mekanizmaları ve kapsamı hakkında önemli ipuçları ortaya çıkardı. Bununla birlikte, mikropartiküllerdeki bol miktardaki C’lere rağmen, partiküllerdeki radyoaktif C’lerin doğrudan atomik ölçekte görüntülenmesinin imkansız olduğu kanıtlanmıştır.

Helsinki Üniversitesi’nden çalışma ortaklarından Prof. Gareth Law, “Bu, parçacıklar ve yakıt döküntülerindeki C’lerin kimyasal formu hakkında tam bilgiye sahip olmadığımız anlamına geliyor” dedi.

Utsunomiya şunları söyledi: “Parçacıklardaki Cs makul derecede yüksek konsantrasyonlarda mevcut olsa da, gelişmiş elektron mikroskobu teknikleri kullanılarak başarılı atomik ölçekte görüntüleme için genellikle hala çok düşüktür. Cs yeterince yüksek bir konsantrasyonda bulunduğunda, Cs’nin yeterince yüksek bir konsantrasyonda bulunduğunu bulduk. örneğe zarar verir ve elde edilen verileri işe yaramaz hale getirir.”

Bununla birlikte, ekibin son teknoloji ürünü, yüksek çözünürlüklü, yüksek açılı, halka şeklinde karanlık alan taramalı transmisyon elektron mikroskobu (HR-HAADF-STEM) kullanan önceki çalışmasında, pollucite (bir zeolit) adı verilen bir mineralin kalıntıları bulundu. CsMP’ler içinde.

Law şunları açıkladı: “Geçmişteki analizlerde, CsMP’lerdeki demir açısından zengin kirleticilerin ağırlıkça %20’den fazla Cs içerdiğini gösterdik. Doğada, kirleticiler genellikle alüminyum açısından zengindir. CsMP’lerdeki kirleticilerin doğadakilerden açıkça farklı olduğunu gösterdik. reaktörlerde oluşmuştur.

“CsMP’lerdeki C’lerin çoğunun fisyondan türetildiğini bildiğimiz için, kirleticinin analizinin radyoaktif Cs atomlarının ilk doğrudan görüntülerini verebileceğini düşündük.”

Zeolitler, elektron ışını ışınımına maruz kaldığında amorf hale gelebilir, ancak bu hasar, zeolitin bileşimi ile ilgilidir ve ekip, bazı kirletici kalıntıların elektron ışınında stabil olduğunu buldu.

Bunu öğrenen ve modelleme yoluyla bilgi sahibi olan ekip, Utsunomiya, yüksek lisans öğrencisi Kanako Miyazaki ve ekibin sonunda radyoaktif Cs atomlarını görüntülediğini gören özenli bir analize başladı.

Utsunomiya şöyle açıkladı: “Görüntüdeki atomların yaklaşık yarısının radyoaktif C’lere karşılık geldiği, polilusit yapıdaki Cs atomlarının güzel desenini görmek inanılmaz derecede heyecan vericiydi. Bu, insanların çevresel bir ortamda radyoaktif Cs atomlarını doğrudan görüntülediği ilk seferdir. örnek.

“Çevresel örneklerde doğrudan görüntülemeye izin verecek kadar yüksek radyoaktif C konsantrasyonları bulmak alışılmadık bir durum ve güvenlik sorunları sunuyor. Bilim dünyasında bir ilk görüntüyü oluşturmak heyecan verici olsa da, bunun yalnızca nükleer bir olay nedeniyle mümkün olması da üzücü. kaza.”

Bir görüntüleme devriminden daha fazlası

Utsunomiya, çalışmanın bulgularının radyoaktif Cs atomlarının görüntülenmesinden daha geniş kapsamlı olduğunu vurguladı. “Çalışmamız kirletici oluşumuna ve FDNPP reaktörleri ve çevre içindeki Cs dağılımının muhtemel heterojenliğine ışık tutuyor.”

Law şöyle dedi: “FDNPP reaktörlerinden yayılan malzemelerle ilişkili yeni bir Cs oluşumunu kesin olarak ortaya koyuyoruz. CsMP’lerde kirletici içeren C’lerin bulunması muhtemelen bunun hasarlı reaktörlerde de kaldığı anlamına gelir; bu nedenle, özellikleri artık reaktörün hizmet dışı bırakılmasında dikkate alınabilir ve atık yönetimi stratejileri.”

IMT Atlantique Nantes Üniversitesi’nden Subatech’ten Emeritus Profesör Bernd Grambow şunları ekledi: “Artık çevresel davranışı veya Cs-pollucite’i ve bunun olası etkilerini de dikkate almaya başlamalıyız. Muhtemelen şu ana kadar belgelenen diğer Cs serpintisi türlerinden farklı davranıyor.

“Ayrıca insan sağlığı üzerindeki etkisinin de göz önünde bulundurulması gerekebilir. Kirliliğin çevredeki ve vücut sıvılarındaki kimyasal reaktivitesi, biriken radyoaktif C’lerin diğer formlarından kesinlikle farklıdır.”

Son olarak, çalışmanın önemine değinen Stanford Üniversitesi’nden Prof. Rod Ewing, enkaz kaldırma stratejileri ve çevresel iyileştirme konusunda bilgi sağlamak için sürekli araştırmaya duyulan acil ihtiyacın altını çizdi. “Bir kez daha, uluslararası bilim adamlarının özenli analitik çabalarının nükleer kazaların gizemlerini çözebileceğini ve uzun vadeli kurtarma çabalarına yardımcı olabileceğini görüyoruz.”

Daha fazla bilgi:
Kanako Miyazaki ve arkadaşları, “Görünmez” radyoaktif sezyum atomlarını ortaya çıkardı: Fukushima Daiichi Nükleer Santrali’nden sezyum açısından zengin mikropartiküllerde (CsMP’ler) kirleticilerin bulunması, Tehlikeli Maddeler Dergisi (2024). DOI: 10.1016/j.jhazmat.2024.134104

Tarafından sunulan
Helsinki Üniversitesi


Alıntı: Çevresel numunelerdeki radyoaktif sezyum atomlarının ilk doğrudan görüntülenmesi (2024, 15 Mayıs) 15 Mayıs 2024 tarihinde https://phys.org/news/2024-05-imaging-radioactive-cesium-atoms-environmental.html adresinden alınmıştır.

Bu belge telif haklarına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amacıyla yapılan adil anlaşmalar dışında, hiçbir kısmı yazılı izin olmadan çoğaltılamaz. İçerik yalnızca bilgilendirme amaçlı sağlanmıştır.



Kaynak