Cartes de gradient de couleur du LFCM brun dérivées de l'analyse μ-XRF et μ-XRD. Montrant (a) le rapport μ-XRF U/U + Zr normalisé, où une valeur de 1 est égale à UO2 et 0 correspond à des régions où aucune U-Lα n'a été observée; (b) la fraction U dans c-(U1−xZrx)O2 estimée par le décalage de pic normalisé du pic cubique (111) dans les motifs μ-XRD acquis pour chaque pixel, où une valeur de 1 n'indique aucun décalage de cette réflexion; (c) la pleine largeur à mi-hauteur (FWHM) de la réflexion (111) dans les motifs μ-XRD acquis pour chaque pixel, où une valeur de 0,02 indique un pic avec une largeur de 0,02° (2θ) ; et (d) la distribution de phase des régions où (U, Des phases Zr)O2 sont présentes.
À l'occasion du 35e anniversaire de l'une des pires catastrophes nucléaires au monde, de nouvelles recherches ont été publiées qui pourraient aider à contenir et à nettoyer les matières radioactives les plus dangereuses qui restent encore sur le site de Tchernobyl.
L'étude, dirigé par le Dr Claire Corkhill du Département des sciences et de l'ingénierie des matériaux de l'Université de Sheffield, a utilisé une nouvelle approche consistant à utiliser des rayons X ultra-brillants pour mieux comprendre les déchets dangereux qui ont été laissés à l'intérieur du réacteur nucléaire.
La technique fournit pour la première fois une preuve de concept selon laquelle l'utilisation de rayons X ultra-lumineux peut fournir des informations chimiques riches sur certaines des matières les plus dangereuses laissées à Tchernobyl et fournir un moyen sûr de les analyser.
L'utilisation de rayons X ultra-brillants a également permis à l'équipe de découvrir de manière médico-légale comment le combustible nucléaire sur le site s'est transformé en une substance semblable à la lave immédiatement après la catastrophe, qui s'est solidifié en grandes masses et entrave les efforts de démantèlement.
Les matières les plus dangereuses qui restent à l'intérieur de Tchernobyl sont si dangereuses que seul un nombre très limité d'échantillons ont été analysés. Cela signifie que jusqu'à présent, les scientifiques n'ont pas pu obtenir un aperçu approfondi de leurs propriétés, ce qui entrave les efforts visant à confiner ou à retirer en toute sécurité les matériaux de la zone sinistrée.
Les chercheurs ont étudié le matériau simulant de Tchernobyl, créé à l'aide d'installations de pointe à Sheffield conçues pour soutenir le déclassement et le stockage nucléaires, avec deux des microscopes les plus brillants au monde, appelés synchrotrons à rayons X, en Suisse et aux États-Unis. Ici, ils ont pu mesurer de très petits échantillons de leur matériau et identifier des caractéristiques contenant de l'uranium qui étaient un vingtième de la taille d'un cheveu humain.
En construisant des images chimiques 2D de ces caractéristiques uranifères, l'équipe a pu reconstituer la chronologie des événements survenus dans les instants immédiatement après l'accident, lors de la formation du combustible nucléaire fondu.
Le test de la technique sur le matériau simulant de Tchernobyl a fourni une preuve de concept que la méthode pourrait être utilisée pour analyser en toute sécurité des échantillons réels de Tchernobyl comme jamais auparavant.
Dr Claire Corkhill, Chercheur et lecteur EPSRC en début de carrière à l'Université de Sheffield, a déclaré : « Comme une analyse médico-légale d'une scène de crime, l'analyse chimique effectuée sur nos matériaux de simulation nous a permis de reconstituer les derniers instants du combustible nucléaire de Tchernobyl alors qu'il fondait avec d'autres composants du réacteur pour former une lave de type volcanique. Nos analyses sont cohérentes avec les données limitées disponibles sur des échantillons réels, ce qui est extrêmement excitant."
Le niveau de détail obtenu à l'aide de ces matériaux et techniques ouvre un monde de possibilités pour développer une compréhension plus approfondie de ces matériaux qui n'était pas possible auparavant en raison de leurs niveaux élevés de radioactivité. C'est une nécessité pour développer des technologies de nettoyage pour les opérations de démantèlement en cours à Tchernobyl.
Le Dr Corkhill a ajouté :« La compréhension de la formation et du comportement chimique ultérieur de ces matériaux à l'intérieur du réacteur au cours des 35 dernières années est essentielle pour une compréhension complète des combustibles nucléaires dans les scénarios d'accident. Notre étude montre que ces informations peuvent être obtenues à l'aide de très petits échantillons, qui ouvre la voie à l'analyse des véritables combustibles de fusion nucléaire de Tchernobyl et de Fukushima. L'utilisation d'échantillons aussi petits réduira considérablement le risque associé à leur analyse et ouvrira des possibilités extrêmement intéressantes pour soutenir l'opération de nettoyage. »
