ბირთვული იარაღის აფეთქების ან რეაქტორზე მომხდარი ავარიის დროს, ენერგიის უზარმაზარი გამოთავისუფლება მილიწამზე ნაკლებ დროში ხდება. ექსტრემალური სიცხე მყისიერად აორთქლებს მიმდებარე ჰაერსა და მასალებს, რაც ქმნის გაზისა და პლაზმის კაშკაშა, ფართო ღრუბელს. ეს ღრუბელი ატმოსფეროსთან შერევისას ცივდება და მყარ ნაწილაკებად, ე.წ. რადიოაქტიურ ნარჩენებად (fallout) გარდაიქმნება.

ლოურენს ლივერმორის ეროვნული ლაბორატორიის (LLNL) მკვლევრებმა ჟურნალ Analytical Chemistry-ში გამოქვეყნებულ ახალ ნაშრომში დეტალურად შეისწავლეს, თუ როგორ იქცევიან ურანი, ცერიუმი და ცეზიუმი აორთქლებისა და კონდენსაციის პროცესში. მეცნიერების მიზანი იყო, გაერკვიათ, რამდენად ზუსტად ასახავენ არსებული მოდელები ამ ნაწილაკების ფორმირებას.

პლაზმური რეაქტორი: აფეთქების სიმულაცია

კვლევისთვის გუნდმა გამოიყენა პლაზმური ნაკადის რეაქტორი, რომელიც ბირთვული ბირთვის შიგნით არსებულ გარემოს აკოპირებს. მასალები მაღალტემპერატურულ პლაზმაში აორთქლდა, რის შემდეგაც ორთქლი სპეციალურ მილში გაატარეს, სადაც ტემპერატურის კონტროლი შესაძლებელი იყო.

მეცნიერებმა ორი განსხვავებული გაგრილების სცენარი შეიმუშავეს. ერთ შემთხვევაში, ტემპერატურა თანდათანობით ეცემოდა, მეორეში კი მასალები მაღალ ტემპერატურაზე დიდხანს რჩებოდა და მხოლოდ ამის შემდეგ ცივდებოდა სწრაფად.

მოულოდნელი ქიმიური რეაქციები

კვლევის ავტორის, რაკია დაუის განცხადებით, გაგრილების ტემპი და მაღალ ტემპერატურაზე გატარებული დრო არსებითად ცვლის ნაწილაკების ქიმიურ შემადგენლობას. ურანი და ცერიუმი, რომლებიც ნაკლებად აქროლადები არიან, პროცესის ადრეულ ეტაპზე კონდენსირდებიან. თუმცა, მათი ქიმიური თვისებები დამოკიდებულია იმაზე, თუ რა ტემპერატურულ რეჟიმს გაივლიან.

ყველაზე საინტერესო აღმოჩენა ცეზიუმს უკავშირდება. ის გაცილებით გვიან კონდენსირდება და, მაღალ ტემპერატურაზე ყოფნის ხანგრძლივობის მიხედვით, ურანთან და ცერიუმთან ურთიერთქმედების ხარისხს მკვეთრად ზრდის. ეს ნიშნავს, რომ ბევრი არსებული მოდელი, რომელიც მასალების დამოუკიდებელ ქცევას ითვალისწინებს, რეალურ სურათს არასრულყოფილად ასახავს.

რატომ არის ეს მნიშვნელოვანი?

ნარჩენების წარმოქმნის პროცესის უკეთ გააზრება მეცნიერებს საშუალებას აძლევს, ჩაანაცვლონ ზოგადი ვარაუდები ზუსტი გაზომვებით. ეს განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია ბირთვული უსაფრთხოების შეფასებისა და ნარჩენების ანალიზისთვის.

მომავალში მკვლევრები გეგმავენ უფრო რეალისტური, კომპლექსური ნარევების შესწავლას, რათა მაქსიმალურად მიუახლოვდნენ რეალურ ბირთვულ მოვლენებში მიმდინარე პროცესების მოდელირებას.