Cuatro décadas después de la catástrofe nuclear de Chernóbil, las diminutas partículas radiactivas que las explosiones arrojaron al ambiente siguen contaminando el suelo de la zona de exclusión en Ucrania. Fragmentos de apenas 8 a 50 micrómetros, más delgados que un cabello humano, conservan niveles de radiactividad tan elevados que ingresar al área aún exige ropa de protección.
Contra lo que se suponía, sin embargo, esos restos microscópicos no se degradan todos al mismo ritmo: un grupo de investigadores de la Universidad Leibniz de Hanóver y del Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) descubrió que algunos mantienen casi intacta su estructura cristalina original y, en vez de dispersar sus sustancias radiactivas, las retienen en su interior.
La incógnita sobre la velocidad con la que esas partículas liberan contaminantes al entorno ha persistido durante décadas. Los residuos nucleares dispersos tras la explosión del reactor generan distintos óxidos de uranio a medida que se deterioran, lo que dificulta anticipar su comportamiento a largo plazo y evaluar con precisión los riesgos para la salud de quienes habitan las regiones cercanas.
El equipo examinó seis fragmentos altamente radiactivos recuperados del suelo ucraniano y obtuvo resultados que podrían modificar las estimaciones vigentes. El trabajo, publicado en la revista Journal of Hazardous Materials, constituye el primer análisis estructural de este tipo de partículas mediante difracción de rayos X en un sincrotrón, una técnica capaz de revelar la disposición de los átomos dentro de materiales cristalinos.
Las partículas radiactivas de Chernóbil se clasifican en tres tipos según su origen
Los fragmentos expulsados por el reactor destruido no son todos iguales. “Hay tres clases de estos restos”, explicó Tobias Weissenborn, físico y candidato doctoral en la Universidad Leibniz de Hanóver, según el comunicado institucional.
“Primero, hay partículas que química y físicamente siguen siendo muy similares al dióxido de uranio del combustible nuclear. Luego, hay otras que están parcial o totalmente recubiertas por su capa de circonio, o completamente fusionadas con ella”, añadió.
Ese segundo tipo se formó cuando las temperaturas dentro del reactor se dispararon hasta niveles extremos y el material se fundió con el circonio, un metal altamente resistente que recubre las barras como capa protectora. “El tercer tipo de partícula se creó cuando el moderador de grafito se incendió”, agregó Weissenborn en el comunicado.
En condiciones normales de operación, el moderador de grafito, un componente del reactor que reduce la velocidad de los neutrones rápidos para sostener la reacción nuclear en cadena, cumple una función controlada. Durante el desastre, sin embargo, se encendió y ardió durante 10 días.
“En el proceso, el combustible se oxidó en varios óxidos de uranio”, indicaron los investigadores, entre ellos el U₃O₈, un compuesto mecánicamente frágil que puede fragmentarse con facilidad. El viento es capaz de transportar esos restos microscópicos y su inhalación representa un riesgo grave para la salud.
Un haz de rayos X del grosor de un cabello permitió analizar la estructura interna de los fragmentos
Determinar cómo se degradan estas partículas requiere instrumental de alta precisión. El cristalógrafo Christoph Hennig, investigador del HZDR, completó la primera investigación estructural exitosa de fragmentos radiactivos de este tipo en la línea de haz Rossendorf, ubicada en la instalación del Sincrotrón Europeo de Radiación en Grenoble, Francia.
“Los colegas de Hanóver y yo usamos varios métodos para aislar las partículas de muestras del terreno contaminado y fijarlas a electrodos de tungsteno”, explicó Weissenborn. Debido a la elevada radiactividad, fue necesario encerrarlas en varias capas de contención antes de trasladarlas a la ciudad francesa.
Hennig describió en el comunicado institucional el procedimiento de análisis: “Primero, tuvimos que descubrir cómo examinar la estructura de las partículas. Finalmente, las rotamos completamente en un haz de rayos X enfocado a 100 micrómetros. Medimos cada partícula desde 2.000 ángulos diferentes para captar sin interrupciones todas las reflexiones”.
Las mediciones permitieron a los científicos distinguir distintas fases de óxido de uranio dentro de los fragmentos y revelaron detalles sobre su composición interna que hasta entonces habían resultado inaccesibles.
El combustible nuclear analizado conserva gran parte de su configuración interna tras cuatro décadas
Los resultados confirmaron lo que el equipo apenas intuía: pese a cuatro décadas de exposición al ambiente, las seis partículas analizadas conservan una estabilidad química superior a la prevista. Según se detalla en el estudio, esa resistencia podría limitar la migración de contaminantes radiactivos hacia el suelo y el agua circundantes, ya que los productos de fisión permanecen atrapados dentro de la matriz del material en lugar de dispersarse con rapidez.
Sin embargo, los investigadores advirtieron que la muestra es demasiado reducida para generalizar. “Cada partícula tiene una estructura diferente”, alertó Weissenborn en el comunicado, “y nuestro experimento solo estudió seis de dos ubicaciones distintas”. Para obtener conclusiones más amplias sería necesario recoger muestras de muchos más puntos dentro de la zona contaminada.
Las restricciones sobre la zona de exclusión no podrán levantarse en el corto plazo
Incluso con muchos más datos, predecir los peligros a largo plazo de los residuos radiactivos de Chernóbil seguiría siendo un desafío considerable. Cada partícula difiere en composición, estructura y resistencia a la degradación ambiental, factores que inciden en el momento en que libera su material radiactivo.
“E incluso si obtuviéramos algunos promedios en algún momento, aun así no podríamos hacer afirmaciones universales sobre los riesgos para la salud en la región”, advirtió Weissenborn. “Porque incluso si las partículas se degradan en un patrón mayormente uniforme, siempre habrá valores atípicos, partículas más persistentes, que liberarán radionucleidos en un momento posterior”.
Esos fragmentos más resistentes podrían continuar emitiendo sustancias radiactivas mucho después de que el resto se haya descompuesto, lo que complica las proyecciones sobre la contaminación futura y los riesgos sanitarios.
Por esa razón, el comunicado del HZDR subraya que los nuevos hallazgos no permiten anticipar un levantamiento de las restricciones vigentes en la Zona de Exclusión de Chernóbil.
La investigación sobre las consecuencias del desastre continúa. Weissenborn y Hennig ya llevan adelante experimentos adicionales centrados en las fases transuránicas altamente radiactivas, es decir, elementos más pesados que el uranio generados durante la reacción nuclear, que persisten entre los escombros.
Ese trabajo podría ofrecer un panorama más claro sobre cómo cambian con el tiempo los materiales nucleares de Chernóbil y durante cuánto tiempo podrían prolongarse sus efectos ambientales.
