Partículas de Chernóbil revelan inesperada estabilidad del combustible nuclear tras 40 años

Partículas microscópicas del combustible nuclear, expulsadas durante el accidente en la central nuclear de Chernóbil en 1986, se han conservado mucho mejor de lo que esperaban los científicos. Casi 40 años después, la estructura cristalina del uranio en muchas zonas de las muestras estudiadas casi no ha cambiado, por lo que las partículas todavía retienen en su interior parte de los productos radiactivos de fisión.

Los científicos estudiaron seis partículas calientes de tamaño entre 8 y 50 micrómetros, encontradas en dos lugares de la zona de exclusión. A pesar de su tamaño diminuto, los fragmentos siguen siendo muy radiactivos. El análisis mostró que algunas formas del óxido de uranio son capaces de conservar su estructura interna durante décadas en el suelo y otras condiciones naturales.

Durante el accidente, el combustible salió del reactor destruido en distintos estados. Parte de las partículas mantuvo una composición cercana al dióxido de uranio UO₂. Con un aumento brusco de temperatura, otros fragmentos se fundieron junto con la cubierta de circonio de las barras de combustible. La combustión del grafito provocó una mayor oxidación del combustible y la aparición de compuestos como U₃O₈, que se desintegran más fácilmente en polvo fino.

Para saber qué quedaba dentro de las partículas después de cuatro décadas, los investigadores dirigieron un potente haz de rayos X sobre las muestras. Las fuentes de radiación de sincrotrón permiten estudiar la estructura cristalina de la materia a muy pequeña escala. Cada partícula se hacía girar completamente en el haz, que tenía un grosor de unos 100 micrómetros, y se tomaban imágenes desde aproximadamente 2000 direcciones.

Dentro de las muestras se encontraron varias formas del óxido de uranio, incluyendo UO₂, U₃O₈ y U₄O₉, así como compuestos con circonio. Las estructuras de UO₂ y U₄O₉ se conservaron especialmente bien. Los científicos suponen que su red cristalina sigue reteniendo los productos de fisión y los elementos radiactivos pesados, impidiendo que pasen rápidamente al suelo y al agua.

La observación tiene también una cara negativa. La partícula sólida sigue siendo una fuente de radiactividad y puede persistir en el entorno durante décadas. Si la cubierta empieza a deteriorarse más adelante, los radionúclidos acumulados en su interior podrían liberarse muchos años después del accidente.

Seis muestras no son suficientes para extrapolar el resultado a toda la zona de exclusión de Chernóbil. Las partículas se formaron a diferentes temperaturas y en diversas condiciones químicas, por lo que su composición y su velocidad de desintegración varían notablemente. Entre miles de fragmentos pueden encontrarse tanto partículas que se descomponen rápidamente como otras especialmente resistentes.

Los datos obtenidos ayudarán a calcular con mayor precisión cómo cambia la contaminación radiactiva décadas después del accidente nuclear. Los investigadores continúan ahora estudiando los componentes más radiactivos de las partículas para entender durante cuánto tiempo los fragmentos de combustible pueden retener en su interior sustancias peligrosas.