Затопление атомной электростанции «Фукусима-дайити» (FDNPP) после катастрофического землетрясения 11 марта 2011 года вызвало выброс значительных количеств радиоактивных материалов, включая изотопы цезия (Cs) 134Cs (период полураспада, 2 года) и 137Cs (половинный период полураспада). жизнь, 30 лет).Японские геохимики во главе с доктором Сатоши Уцуномия (Университет Кюсю, Япония) проанализировали образцы, собранные на территории на расстоянии до 230 км от FDNPP. Поскольку цезий растворим в воде, предполагалось, что большая часть радиоактивных осадков будет смыта из окружающей среды дождевой водой. Однако анализ с помощью современной электронной микроскопии в сочетании с методами авторадиографии показал, что большая часть радиоактивного цезия фактически упала на землю в виде стекловидных микрочастиц, образовавшихся во время расплавления реактора.
Анализ показывает, что эти частицы в основном состоят из наночастиц оксидов Fe-Zn, которые вместе с цезием были внедрены в оксидное стекло Si, образовавшееся при взаимодействии расплавленной активной зоны с бетоном внутри корпуса первичной защитной оболочки в реакторных блоках Фукусима 1 и / или 3. Из-за высокого содержания Cs в микрочастицах радиоактивность на единицу массы достигла ~ 4,4х1011 Бк / г, что в 107-108 раз выше, чем фоновая радиоактивность Cs на единицу массы типичных почв в Фукусима.Более подробный структурный и геохимический анализ микрочастиц также показал, что произошло во время аварии на ДФНПП. Радиоактивный Cs был выпущен и образовал переносимые по воздуху наночастицы Cs.
Ядерное топливо при температурах выше 2200 К (примерно такая же горячая, как паяльная лампа) расплавило корпус реактора, работающий под давлением, что привело к его выходу из строя. Наночастицы Cs, находящиеся в воздухе, конденсировались вместе с наночастицами Fe-Zn и газом из расплавленного бетона, чтобы сформировать стеклянные наночастицы SiO2, которые затем были диспергированы.
Анализ нескольких воздушных фильтров, собранных в Токио 15 марта 2011 года, показал, что 89% общей радиоактивности присутствовало в результате этих микрочастиц, богатых цезием, а не растворимого Cs, как предполагалось изначально.По словам доктора Сатоши Уцуномия; «Эта работа меняет некоторые наши предположения о выпадениях на Фукусиме. Похоже, что процедура очистки, которая заключалась в промывке и удалении верхнего слоя почвы, была правильной.
Однако концентрация радиоактивного цезия в микрочастицах означает, что , на чрезвычайно локализованном и целенаправленном уровне радиоактивные осадки могли быть более (или менее) концентрированными, чем предполагалось. Это может означать, что наши представления о последствиях для здоровья должны быть изменены ».Комментируя это, профессор Бернд Грамбоу, директор лаборатории SUBATECH, Нант, Франция, и руководитель исследовательской группы по полевой химии межфазных реакций ASRC / JAEA, Токай, Япония, сказал:«Представленные здесь передовые наблюдения, полученные с помощью объектов нанотехнологии, чрезвычайно важны.
Они могут изменить наше понимание механизма переноса радиоактивного цезия в атмосфере на большие расстояния от аварии на реакторе в Фукусиме до Токио, но они также могут изменить то, как мы оценить ингаляционные дозы микрочастиц цезия, вдыхаемых человеком. Действительно, период полураспада нерастворимых частиц цезия может быть намного больше, чем период полураспада растворимого цезия ».