Почвените частици в Австралия може да изпускат радиоактивен плутоний. Ето защо

(Национален архив на Австралия)

Почти 60 години след края на британските ядрени опити, радиоактивни частици, съдържащи плутоний и уран, все още замърсяват пейзажа около Маралинга в пустошната Южна Австралия.

Тези „горещи частици“ не са толкова стабилни, колкото предполагахме. Нашите изследвания показва, че те вероятно освобождават малки парчета плутоний и уран, които могат лесно да бъдат транспортирани в прах и вода, вдишвани от хора и диви животни и поети от растения.

Британските ядрени опити оставиха радиоактивно наследство. (Национален архив на Австралия)

Британско ядрено игрище

След американските атомни бомбардировки над Хирошима и Нагасаки през 1945 г. други нации се надпреварват да създават свои собствени ядрени оръжия. Великобритания търсеше места за провеждане на своите тестове. Когато се обърна към австралийското правителство в началото на 50-те години, Австралия беше твърде нетърпелива да се съгласи.

Между 1952 и 1963 г. Великобритания детонира 12 ядрени бомби в Австралия. Имаше три на островите Монтебело край Западна Австралия, но повечето бяха в пустинята на Южна Австралия: два в Ему Фийлд и седем в Маралинга.

Освен пълномащабните ядрени детонации, имаше стотици „подкритични“ опити, предназначени да тестват ефективността и безопасността на ядрените оръжия и техните компоненти. Тези изпитания обикновено включват взривяване на ядрени устройства с конвенционални експлозиви или подпалването им.

При подкритичните тестове са изпуснати радиоактивни материали. Само опитите на Vixen B (на тестовата площадка Таранаки в Маралинга) разпръснаха 22,2 килограма плутоний и повече от 40 килограма уран в сухия пейзаж. За сравнение, ядрената бомба, хвърлена над Нагасаки, съдържаше 6,4 килограма плутоний, докато тази, хвърлена над Хирошима, имаше 64 килограма уран.

Тези тестове доведоха до дълготрайно радиоактивно замърсяване на околната среда. Пълният размер на замърсяването е осъзнат едва през 1984 г., преди земята да бъде върната на нейните традиционни собственици, хората от Maralinga Tjarutja.

Горещи картофи

Въпреки многобройните усилия за почистване, остатъчният плутоний и уран остават в Маралинга. Повечето присъстват под формата на „горещи частици“. Това са малки радиоактивни зърна (много по-малки от милиметър), разпръснати в почвата.

Плутоният е радиоактивен елемент, произведен предимно от хора, а оръжейният плутоний, използван в британските ядрени опити, има период на полуразпад от 24 100 години. Това означава, че дори 24 100 години след изпитанията на Vixen B, които приключиха през 1963 г., все още ще има плутоний на стойност почти две бомби от Нагасаки, разпръснат около тестовата площадка в Таранаки.

Плутоният излъчва алфа радиация, която може да увреди ДНК, ако попадне в тялото чрез хранене, пиене или дишане.

В първоначалното си състояние частиците плутоний и уран са по-скоро неактивни. Въпреки това, с течение на времето, когато са изложени на атмосфера, вода или микроби, те могат да изветрят и да отделят плутоний и уран в прах или дъждовни бури.

Доскоро знаехме малко за вътрешния състав на тези горещи частици. Това прави много трудно точната оценка на рисковете за околната среда и здравето, които те представляват.

Докторантът на Monash Меган Кук (водещият автор на нашата нова статия) пое това предизвикателство. Нейното изследване имаше за цел да установи как плутоният се отлага, докато се пренасяше от атмосферните течения след ядрените опити (някои от него пътуваха чак до Куинсланд !), характеристиките на горещите плутониеви частици, когато са кацнали, и потенциалното движение в почвата.

(Кук и др., Научни доклади, 2021 г.)

горе: Плутоният и уранът се показват като ярки бучки, вградени в по-тъмна желязо-алуминиева сплав в това изображение от електронен микроскоп.

Нанотехнологиите на помощ

Предишни проучвания използваха супер интензивните рентгенови лъчи, генерирани от синхротронни източници на светлина, за да картографират разпределението и степента на окисление на плутония вътре в горещите частици в микрометрова скала.

За да получим повече подробности, използвахме рентгенови лъчи от синхротрона Diamond близо до Оксфорд в Обединеното кралство, огромна машина с повече от половин километър обиколка, която произвежда светлина десет милиарда пъти по-ярка от Слънцето в ускорител на частици.

Проучването на това как частиците абсорбират рентгеновите лъчи разкри, че те съдържат плутоний и уран в няколко различни степени на окисление – което влияе върху това колко реактивни и токсични са те. Въпреки това, когато погледнахме сенките, които частиците хвърлят в рентгенова светлина (или „рентгенова дифракция“), не можахме да интерпретираме резултатите, без да знаем повече за различните химикали вътре в частиците.

За да разберем повече, използвахме a машина в университета Монаш, който може да нарязва отворени малки проби с широк нанометър лъч от високоенергийни йони, след което да анализира елементите вътре и да прави изображения на интериора. Това е малко като използването на a светлинен меч да отсече скала, само на най-малките люспи. Това разкри в изящни детайли сложния набор от материали и текстури вътре в частиците.

Голяма част от плутония и урана е разпределен в малки частици с размер между няколко микрометра и няколко нанометра или разтворен в желязо-алуминиеви сплави. Ние също така открихме плутоний-уран-въглеродно съединение, което щеше да бъде унищожено бързо в присъствието на въздух, но което беше стабилно от металната сплав.

Тази сложна физическа и химическа структура на частиците предполага частиците, образувани от охлаждането на капчици разтопен метал от облака от експлозия.

В крайна сметка беше необходим мултидисциплинарен екип от три континента - включително почвени учени, минералози, физици, минерални инженери, синхротронни учени, микроскописти и радиохимици - за да разкрие природата на горещите частици от Маралинга.

От огън на прах

Нашите резултати показват, че естествените химични и физични процеси в околната среда в пустинята могат да причинят бавно освобождаване на плутоний от горещите частици в дългосрочен план. Това освобождаване на плутоний вероятно ще допринесе за продължаващото усвояване на плутоний от дивата природа в Maralinga .

Дори при полусухите условия на Маралинга горещите частици бавно се разпадат, освобождавайки своя смъртоносен товар. Уроците от частиците Maralinga не се ограничават до пустинята на Австралия. Те също така са полезни за разбирането на частиците, генерирани от мръсни бомби или освободени по време на субкритични ядрени инциденти.

Има няколко документирани случая на подобни инциденти. Те включват инциденти с B-52, които доведоха до конвенционална детонация на термоядрени оръжия близо до Паломарес в Испания през 1966 г. и Туле в Гренландия през 1968 г., както и експлозия на ядрена ракета и последващ пожар във военновъздушната база Макгуайър в САЩ през 1960 г.

Хиляди активни ядрени оръжия все още се държат от нации по целия свят днес. Наследството на Маралинга показва, че светът не може да си позволи инциденти, включващи ядрени частици.

Барбара Етшман , Научен служител, Университет Монаш ; Джоел Бругер , професор по синхротронни геонауки, Университет Монаш , и Ванеса Уонг , доцент, Университет Монаш .

Тази статия е препубликувана от Разговорът под лиценз Creative Commons. Прочетете оригинална статия .

За Нас

Публикуването На Независими, Доказани Факти От Доклади За Здравето, Пространството, Природата, Технологиите И Околната Среда.