Учёные создали миниатюрные огненные шары для изучения ядерных осадков

Исследователи из Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса (LLNL) воспроизвели в уменьшенном масштабе огненные шары, порождающие радиоактивные осадки после ядерных аварий. Эксперимент проводился внутри плазменного потокового реактора и позволил детально изучить поведение урана, церия и цезия при испарении.

Результаты работы, опубликованной в журнале Analytical Chemistry, выявили серьёзные ограничения существующих моделей ядерных осадков при их сопоставлении с более реалистичными условиями.

После ядерных аварий радионуклиды смешиваются с обломками и почвой вокруг эпицентра. Когда эта опасная смесь возвращается на землю, она формирует ядерные осадки, способные нанести долговременный вред здоровью и экологии.

Нынешние модели по практическим причинам не описывают эти процессы в полной мере, и миниатюрная установка может дать учёным новый инструмент для их анализа.

Ракия Дауи, ведущий автор исследования и научный сотрудник LLNL, заявила:

Изучая эти процессы в контролируемой системе, мы можем заменить предположения измерениями, улучшить модели интерпретации ядерных обломков и поддержать принятие решений, когда это важнее всего.

Команда модифицировала плазменный потоковый реактор так, чтобы свободно задавать различные температуры и фугитивности кислорода, то есть параметры, определяющие лёгкость движения и реакций химических веществ. Установка имитирует часть процесса формирования огненного шара, который после ядерной аварии расширяется и смешивается с воздухом, запуская выпадение осадков.

Ключевой момент образования осадков наступает, когда огненный шар начинает остывать и конденсироваться в крошечные твёрдые частицы. Эксперимент воспроизводил именно эти этапы в двух сценариях.

В первом задавалось последовательное снижение температуры вдоль трубы, во втором температура удерживалась на уровне около 1127 градусов Цельсия с последующим резким охлаждением.

Исторические исследования осадков показывают, что путь, по которому материалы остывают, имеет значение. Скорость охлаждения и время выдержки при повышенной температуре могут изменять химическое состояние и формирование частиц.

Тесты показали, что три изученных элемента ведут себя совершенно по-разному. Уран конденсировался рано, церий конденсировался в схожем температурном диапазоне, при этом химия обоих элементов менялась в зависимости от сценария охлаждения. Цезий же конденсировался значительно дольше и активнее взаимодействовал с другими элементами при длительном пребывании в условиях высокой температуры.

Эти результаты показывают, что формирование осадков зависит не только от того, когда конденсируются элементы, но и от того, как они химически взаимодействуют во время охлаждения.

Энтузиаст выпустил браузерный симулятор физических и химических реакций в космосе – можно собрать собственную планету из базовых компонентов

Физики из MIT теоретически обосновали возможность отправки сообщений в прошлое

Это противоречит существующим моделям, которые обычно рассматривают каждый элемент по отдельности, тогда как комплексные взаимодействия, согласно работе, оказываются критически важными для построения точных прогностических моделей.