Über vier Jahrzehnte nach der verheerenden Nuklearkatastrophe von Tschernobyl im Jahr 1986 haben Wissenschaftler der Leibniz Universität Hannover und des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) die Eigenschaften von sechs hochradioaktiven Partikeln untersucht, die während des Unglücks aus dem Reaktor freigesetzt wurden. Diese sogenannten „hot particles“ sind winzige, radioaktive Fragmente, die noch immer die Umgebung des Unglücksortes belasten, insbesondere in den Böden des heutigen Tschornobyl. Ihre Größe variiert zwischen 8 und 50 Mikrometern, und sie strahlen auch nach 40 Jahren intensiv. Daher sind diese Gebiete nach wie vor nur mit Schutzausrüstung betretbar.
Tobias Weissenborn, ein Physiker und Doktorand an der Leibniz Universität Hannover, erklärt, dass diese Partikel in drei Kategorien unterteilt werden können. Die erste Gruppe ähnelt chemisch-physikalisch dem ursprünglichen Kernbrennstoff Urandioxid. Die zweite Gruppe besteht aus Partikeln, die teilweise oder vollständig von einer Zirkonschicht umgeben sind oder mit Zirkonium verschmolzen wurden. Letzteres geschah, als die Temperaturen im Reaktor so hoch anstiegen, dass der Brennstoff schmolz und sich mit der Zirkoniumhülle verband. Die dritte Kategorie entstand während des Brandes des Graphitmoderators, der eine zentrale Rolle im Reaktor spielte, um schnelle Neutronen abzubremsen und die Kettenreaktion aufrechtzuerhalten. Der Brand, der nach der Explosion ausbrach, dauerte zehn Tage und führte zur Bildung instabiler Uranoxide, die in die Umwelt gelangten und potenzielle Gesundheitsrisiken darstellen.
Die genaue Ursache für die unterschiedliche Stabilität dieser Partikel in der Umwelt ist noch weitgehend unerforscht. Dennoch ist bekannt, dass sie beim Zerfall verschiedene Uranoxide bilden, deren Analyse komplexe experimentelle Methoden erfordert. Dr. Christoph Hennig vom HZDR hat nun erstmals eine Phasenanalyse dieser hochradioaktiven Fragmente durchgeführt. Zusammen mit Weissenborn gelang es ihm, sechs Partikel aus ukrainischen Bodenproben zu isolieren und deren Struktur mit Hilfe von hochentwickelter Synchrotron-Röntgenbeugung in Grenoble zu untersuchen.
Die Forscher befestigten die isolierten Partikel an Wolframnadeln und brachten sie in ein Röntgenlabor, wo sie mit einem fokussierten Röntgenstrahl untersucht wurden. Dabei wurde die Kristallstruktur der Partikel vollständig erfasst, indem mehr als 2000 Winkelpositionen gemessen wurden. Diese detaillierte Analyse zeigte, dass die Kristallstruktur des ursprünglichen Kernbrennstoffs in den untersuchten Partikeln weitgehend intakt geblieben ist. Dies deutet darauf hin, dass die Partikel stabiler sind als bislang angenommen und die darin enthaltenen radioaktiven Stoffe möglicherweise länger in der Umwelt zurückgehalten werden als ursprünglich befürchtet.
Allerdings warnt Weissenborn, dass jede einzelne Partikelstruktur einzigartig ist und dass die Untersuchung nur auf sechs Partikel von zwei Fundorten beschränkt war. Um verallgemeinerbare Aussagen über die Stabilität und Gesundheitsgefahren der Tschernobyl-Partikel treffen zu können, sind weitere Studien und Proben von verschiedenen Standorten erforderlich. Selbst wenn diese Forschungen Fortschritte machen, bleibt die Unsicherheit über das langfristige Verhalten der Partikel und ihre potenziellen Auswirkungen auf die Gesundheit in der Region bestehen.
Die Sperrzone rund um Tschernobyl wird wohl noch lange bestehen bleiben, während die Wissenschaftler weiterhin versuchen, die geheimnisvollen Eigenschaften dieser gefährlichen Partikel zu entschlüsseln. Weissenborn und Hennig planen bereits Folgeexperimente, um auch die hochradioaktiven Transuranphasen in den Überresten des Unglücks zu untersuchen. Diese fortlaufende Forschung könnte entscheidende Erkenntnisse über die langfristigen Folgen der Tschernobyl-Katastrophe liefern und dazu beitragen, die Risiken besser zu verstehen, die von diesen persistierenden radioaktiven Materialien ausgehen.
Insgesamt zeigt diese Studie, dass die Auswirkungen des Tschernobyl-Unglücks noch lange nach der Katastrophe spürbar sind und dass die Wissenschaft erst begonnen hat, die komplexen Zusammenhänge der radioaktiven Kontamination und deren Folgen zu entschlüsseln.
