Наука Ядерні опади змоделювали в лабораторії: вчені отримали несподіваний результат
Дослідження було проведено командою з Національної лабораторії імені Лоуренса Лівермора (LLNL). Вчені провели експеримент у високотемпературній плазмовій трубці, яка імітувала частину ядерної вогняної кулі.
Під час експерименту вчені прагнули побачити, як поводитимуться частинки, що випаровуються під час реакції ділення, під час їхнього охолодження, пише Analytical Chemistry.
Як вихідні елементи дослідники використовували три урани (паливо в багатьох видах зброї та реакторах), цезій (радіоактивний побічний продукт ядерного ділення) і церій (використовуваний як замінник плутонію, який застосовують у ядерній зброї).
Вкрай важливо, що команда змоделювала два різні сценарії для отримання результатів: сценарій постійного, безперервного охолодження і сценарій, у якому температура підтримувалася на дуже високому рівні, перш ніж різко впасти.
Відео дня
"Зміна тривалості перебування матеріалів при високій температурі може вплинути на хімічні реакції і на те, як летючі елементи, такі як цезій, включаються в частинки. Історичні дослідження радіоактивних опадів показують, що шлях, яким рухаються матеріали під час охолодження, має важливе значення", — каже хімік Ракія Дхауї.
Використовуючи свій плазмовий реактор довжиною близько метра, команда нагріла елементи до температури близько 4727 градусів Цельсія.
Початкова надгаряча вогняна куля випарувала все, як це відбувається під час ядерного вибуху, але дослідників найбільше цікавило, як три вихідні елементи конденсуються і перетворюються на частинки.
Для урану і церію закономірності були досить схожими.
Обидва елементи конденсувалися відносно рано, як тільки температура починала падати, як у сценарії безперервного охолодження, так і в сценарії уповільненого охолодження. Хоча були деякі відмінності в додаткових сполуках, які утворювали елементи.
Цезій став для дослідників найбільшим сюрпризом, оскільки він продемонстрував несподівану поведінку.
В обох сценаріях охолодження він конденсувався набагато пізніше, ніж уран і церій, а в сценарії, де температуру підтримували вищою впродовж тривалішого часу, він сильніше змішувався з іншими елементами й утворював складніші сполуки.
Крім розуміння процесу випадання радіоактивних опадів заздалегідь, ці результати можуть допомогти вченим працювати у зворотному напрямі — аналізуючи наслідки ядерної події та визначаючи умови, що призвели до утворення конденсованих частинок.