Ερευνητές από το Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Livermore (LLNL) προσπαθούν να κατανοήσουν τι συμβαίνει κατά τη διάρκεια της πυρηνικής πτώσης.
Τα ευρήματά τους θα μπορούσαν να βοηθήσουν στη βελτίωση των μοντέλων ασφάλειας για πυρηνικούς αντιδραστήρες, αλλά και στον σχεδιασμό αντιμετώπισης εκτάκτων αναγκών και στις επιχειρήσεις καθαρισμού.
Από όσα γνωρίζουμε μέχρι σήμερα, κατά τη διάρκεια μιας πυρηνικής έκρηξης, οι θερμοκρασίες γίνονται εξαιρετικά υψηλές - τυπικά θερμότερες από την επιφάνεια του Ήλιου.
Αυτό προκαλεί τα κοντινά υλικά όπως χώμα, σκυρόδεμα, εξαρτήματα βόμβας/αντιδραστήρα, οργανικά υλικά κ.λπ. να εξατμίζονται ακαριαία.
Αυτό τα μετατρέπει σε ένα υπερθερμασμένο νέφος αερίου και πλάσματος γνωστό ως πύρινη σφαίρα. Αυτή η πύρινη σφαίρα στη συνέχεια επεκτείνεται, ψύχεται και αρχίζουν να σχηματίζονται μικροσκοπικά σωματίδια. Είναι αυτά τα σωματίδια που στη συνέχεια επιστρέφουν στη Γη ως πυρηνική πτώση (fallout).
Από τη σκοπιά της πυρηνικής εγκληματολογίας, αυτά τα σωματίδια λειτουργούν σαν μικροσκοπικά χημικά «απολιθώματα» που μπορούν να αναλυθούν. Διατηρούν στοιχεία για το ποια υλικά υπήρχαν, πόσο υψηλές έγιναν οι θερμοκρασίες, για πόσο χρόνο παρέμειναν υψηλές και ενδεχομένως τι είδους πυρηνικό γεγονός συνέβη.
Καλύτερη κατανόηση της πυρηνικής πτώσης
Όλα αυτά αποτελούν κρίσιμα κομμάτια ενός παζλ που μπορεί στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί για τον σχεδιασμό αντιμετώπισης εκτάκτων αναγκών, επιχειρήσεων καθαρισμού και παρακολούθησης όπλων.
Για τον σκοπό αυτό, το LLNL έχει κατασκευάσει μια ειδική μηχανή που ονομάζεται αντιδραστήρας ροής πλάσματος, ο οποίος λειτουργεί σαν ένας είδος μίνι τεχνητής προσομοίωσης πυρηνικής πύρινης σφαίρας.
Μέσα σε αυτόν, η ομάδα μπορεί να εξατμίζει μίγματα που περιέχουν ουράνιο, δημήτριο και καίσιο και στη συνέχεια να ελέγχει τον τρόπο ψύξης του ατμού.
Αυτό τους επιτρέπει να παρατηρούν πότε σχηματίζονται σωματίδια, ποια χημικά ενώνονται και πώς η ταχύτητα ψύξης αλλάζει το αποτέλεσμα.
Αυτό αμφισβητεί παλαιότερα μοντέλα που τείνουν να αντιμετωπίζουν τα στοιχεία κάπως ανεξάρτητα και σε προβλέψιμη ακολουθία. Συνήθως, υπέθεταν ότι το ουράνιο, το καίσιο και το πλουτώνιο θα συμπυκνώνονταν από μόνα τους σε καθορισμένα «σημεία πήξης».
Ωστόσο, η εργασία του LLNL δείχνει ότι τα στοιχεία φαίνεται να επηρεάζουν χημικά το ένα το άλλο κατά την ψύξη. Αυτό σημαίνει ότι η παραγωγή πυρηνικής πτώσης είναι πολύ πιο χαοτική και «σαν σούπα» από ό,τι πιστευόταν προηγουμένως.
Το καίσιο, ειδικότερα, είναι περισσότερο απρόβλεπτο από ό,τι θεωρούνταν, συχνά παραμένοντας σε αέρια μορφή για πολύ περισσότερο χρόνο. Αν η ψύξη είναι πιο αργή, το καίσιο τείνει να αναμιγνύεται πιο πλήρως με άλλα στοιχεία, περιπλέκοντας τη χημεία της πτώσης με την πάροδο του χρόνου.
«Η αλλαγή του χρόνου για τον οποίο τα υλικά παραμένουν σε υψηλή θερμοκρασία μπορεί να αλλάξει τις χημικές αντιδράσεις και το πώς τα πτητικά στοιχεία όπως το καίσιο ενσωματώνονται στα σωματίδια», εξήγησε ο επιστήμονας του LLNL και συντάκτης της μελέτης, Rakia Dhaoui .
Πιο περίπλοκο από ό,τι πιστευόταν
«Αυτά τα σωματίδια διατηρούν ένα αρχείο του πώς σχηματίστηκαν. Μελετώντας αυτές τις διαδικασίες σε ένα ελεγχόμενο σύστημα, μπορούμε να αντικαταστήσουμε τις υποθέσεις με μετρήσεις, να βελτιώσουμε τα μοντέλα που χρησιμοποιούνται για την ερμηνεία των πυρηνικών υπολειμμάτων και να υποστηρίξουμε τη λήψη αποφάσεων όταν αυτό έχει τη μεγαλύτερη σημασία», πρόσθεσε.
«Οι ιστορικές μελέτες της πυρηνικής πτώσης δείχνουν ότι η πορεία που ακολουθούν τα υλικά καθώς ψύχονται είναι σημαντική», είπε η Νταχόι. «Ο ρυθμός ψύξης και ο χρόνος σε υψηλή θερμοκρασία μπορούν να αλλάξουν τη χημική κατάσταση και τον σχηματισμό σωματιδίων».
Κατανοώντας καλύτερα την ψύξη μετά από πυρηνικές εκρήξεις, οι επιστήμονες θα μπορούν να καθορίσουν τι είδους συσκευή εξερράγη, πώς κατασκευάστηκε και ποια υλικά χρησιμοποιήθηκαν.
Αυτό, με τη σειρά του, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για καλύτερο σχεδιασμό και αντιμετώπιση γεγονότων όπως η καταστροφή του Τσερνόμπιλ και η πυρηνική καταστροφή της Φουκουσίμα Νταΐιτσι στο μέλλον.
(Μπορείτε να δείτε τη μελέτη στο περιοδικό Analytical Chemistry)
www.worldenergynews.gr
