Tämä artikkeli on julkaistu alun perin toukokuussa 2024.
Kansainvälinen tutkimusryhmä on onnistunut kuvaamaan luontoon päätyneestä ydinsaasteesta radioaktiivisen cesiumin atomeja yksi atomi kerrallaan. Tällaista kuvausta ei ole aiemmin tehty koko sinä 82 vuoden aikana, kun maailmassa on ydinjätettä ollut.
Japanilaisjohtoiseen ryhmään osallistui tutkijoita myös Suomesta, kerrotaan Helsingin yliopiston tiedotteessa (englanniksi). Japanilaisten ja kolmen Helsingin yliopiston tutkijan lisäksi hankkeeseen osallistui kollegoita Yhdysvalloista ja Ranskasta.
Satoshi Utsunomiyan johtamia japanilaisia kiinnosti cesiumatomien kuvaaminen, koska 13 vuoden takaisesta Fukushiman ydinonnettomuudesta pääsi Japanissa melko runsaasti ydinjätettä luontoon. Nyt kun lyhytikäisimmät radioisotoopit ovat pääasiassa hajonneet, suurimman osan saasteen säteilystä aiheuttaa isotooppi cesium-137.
LUE MYÖS:
Huomattava osa tästä cesiumista on sitoutunut alle viiden mikrometrin kokoisiin, koostumukseltaan lasin kaltaisiin hippusiin. Ne sisältävät cesiumia erittäin paljon, noin 30 prosenttia. Hiput muodostuivat voimalan reaktorisydänten sulaessa, ja ne pääsivät ympäristöön muun saastevuodon mukana.
Jotta cesiumlasihippujen tarkkaa kemiallista rakennetta ja sen kautta niiden muodostumisen mekanismia sulavassa ydinreaktorissa voitaisiin arvioida, tutkijat päättivät kuvata niiden pintaa pyyhkäisyelektronimikroskoopilla.
Tehtävä tiedettiin vaikeaksi, sillä aiemmat yritykset kuvata cesiumlasia olivat paljastaneet, että hippujen pinnan atomirakenne vahingoittuu herkästi elektronisuihkun energiasta. Tämän rajoitteen vuoksi alkuperäiseen tutkimustavoitteeseen ei aivan sellaisenaan päästy, mutta eräs onnekas löytö mahdollisti cesiumatomien kuvaamisen.
Cesiumlasihippujen rakenne näet osoittautui epähomogeeniseksi. Niiden sisältä löytyi pollusiitti-mineraalista muodostuneita kiteitä, jotka kestivät elektronimikroskoopin kuvausoloja paljon paremmin. Vaikka kuva (jutun alussa) ei ole kovin terävä, se saatiin otettua.
Reaktorista vuotaneen pollusiitin koostumuksen yksityiskohdat myös vahvistivat sen ennakkotiedon, että näytteet eivät ole voineet syntyä luonnossa, vaan ne ovat peräisin reaktorista.
Pollusiitti on runsaasti cesiumia sisältävä zeoliittien mineraaliryhmään kuuluva silikaattimineraali ja samalla tärkeä cesiumin malmi luonnossa.
Tutkimusartikkeli on julkaistu Journal of Hazardous Materials -lehdessä. Se on osittain mutta ei kokonaan luettavissa ilman maksua, kuten Elsevier-kustantamon lehdissä nykyisin asia usein on.
Artikkelin ensimmäiseksi kirjoittajaksi mainitaan Kanako Miyazaki. Tämä maininta tarkoittaa tiedeartikkeleissa yleensä suurinta käytännön vastuuta työstä.
Luonnon cesium ei säteile
Cesiumilla voi olla ydinonnettomuuksien vuoksi monien korvissa maine radioaktiivisena aineena, mutta luonnossa esiintyessään tämä alkuaine ei ole millään lailla radioaktiivista. Luonnon cesium koostuu stabiilista isotoopista 133.
Ydinreaktoreissa syntyy cesiumista säteileviä isotooppeja 137 ja 135, joiden puoliintumisajat ovat 30 ja 1 330 000 vuotta.
Näistä Cs-137 on suurempi ongelma ensiksikin siksi, että tämä isotooppi on ydinfission tuotteena yleinen. Pääasiallinen syy ongelmiin on kuitenkin lyhyempi puoliintumisaika, jonka vuoksi Cs-137 säteilee 40 000 kertaa voimakkaammin kuin isotooppi 135.
Samalla 30 vuotta on riittävän pitkä puoliintumisaika ihmiselämän mittapuulla, jotta Cs-137:stä aiheutuu pitkäaikaista vahinkoa.
Cesiumin isotoopeista havaitsemme siis saman ilmiön, joka nähdään ydinsaasteen kanssa yleisemminkin. Pahimpia ovat keskipitkän puoliintumisajan isotoopit noin välillä kuukausia … tuhansia vuosia. Erittäin lyhytikäiset isotoopit säteilevät rajusti, mutta ne myös hävittävät itsensä pois nopeasti. Erittäin pitkäikäiset eivät häviä inhimillisesti ajatellen koskaan, mutta ne eivät myöskään säteile yhtä voimakkaasti.