Chernobyl: 40 años después, la radioactividad sigue siendo un enigma para los científicos

Cuatro décadas después del desastre nuclear de Chornobyl, partículas radiactivas microscópicas continúan dispersas en el suelo de la región, manteniendo un legado peligroso. Las explosiones que devastaron el reactor liberaron grandes cantidades de escombros, dejando contaminación que sigue representando serios riesgos para la salud. A pesar del tiempo transcurrido, estas partículas, que miden entre 8 y 50 micrómetros, siguen siendo altamente radiactivas, y el acceso a las áreas afectadas requiere el uso de ropa protectora.

Investigadores han examinado más de cerca estos diminutos restos y encontraron un hallazgo sorprendente: algunos han preservado gran parte de su estructura interna original a pesar de décadas de exposición al medio ambiente. Según Tobias Weissenborn, físico y candidato a doctorado en la Universidad de Leibniz Hannover, "existen tres clases de estas partículas". La primera es similar en composición al combustible nuclear, el dióxido de uranio. La segunda se originó a altas temperaturas dentro del reactor, donde el combustible nuclear se fundió y se combinó con el zirconio, un metal muy resistente utilizado en la capa protectora del combustible. La tercera categoría fue creada cuando el moderador de grafito se incendió durante el desastre.

Bajo condiciones normales, el moderador de grafito ralentiza los neutrones rápidos, ayudando a mantener la reacción en cadena nuclear. Sin embargo, durante el desastre, el grafito se encendió y continuó ardiendo durante diez días, oxidando el combustible en varios óxidos de uranio, como el U₃O₈.

A diferencia de materiales más estables, este óxido de uranio es mecánicamente frágil y puede romperse fácilmente en fragmentos microscópicos. El viento puede transportar estas partículas radiactivas a través del entorno, donde inhalarlas representa serios riesgos para la salud.

A pesar de décadas de investigación, los científicos aún no comprenden completamente por qué las partículas radiactivas de Chornobyl se descomponen a diferentes velocidades. A medida que estos materiales se desgastan, pueden producir varias formas de óxido de uranio, dificultando la predicción de su comportamiento a largo plazo. Para investigar estos cambios, se requiere equipo excepcionalmente preciso, incluyendo la difracción de rayos X en sincrotrón, una técnica que revela la disposición de átomos dentro de materiales cristalinos.

El Dr. Christoph Hennig, cristalógrafo en el Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, realizó el primer análisis estructural exitoso de fragmentos radiactivos de este tipo en la línea de haz de Rossendorf en Grenoble. Junto a Weissenborn, Hennig analizó seis partículas recuperadas de la región de Chornobyl. Al identificar las diferentes fases cristalinas dentro de ellas, los investigadores obtuvieron información que podría ayudar a determinar la rapidez con la que las sustancias radiactivas escapan al medio ambiente.

Los científicos utilizaron varios métodos para aislar las partículas de muestras de suelo ucraniano y fijarlas a electrodos de tungsteno. Debido a que las muestras eran altamente radiactivas, debieron ser encerradas en varias capas de contención antes de ser transportadas a Grenoble. Allí, el equipo de investigación de Hennig utilizó la difracción de rayos X para examinar sus estructuras internas midiendo cómo se dispersaron los rayos X al atravesar el material. "Primero, tuvimos que averiguar cómo examinar la estructura de las partículas", explicó Hennig. Finalmente, rotaron completamente las partículas en un haz de rayos X enfocado a 100 micrómetros, aproximadamente el grosor de un cabello humano, midiendo cada partícula desde 2,000 ángulos diferentes para capturar todas las reflexiones.

Las mediciones permitieron a los científicos distinguir diferentes fases de óxido de uranio dentro de los fragmentos radiactivos, revelando detalles que antes eran inaccesibles. Los resultados revelaron algo inesperado: a pesar de haber estado en el medio ambiente durante cuatro décadas, el combustible nuclear dentro de las seis partículas examinadas había mantenido gran parte de su estructura cristalina original. Esto sugiere que al menos algunos de los escombros radiactivos producidos por el desastre de Chornobyl son más químicamente estables de lo que los investigadores habían creído anteriormente.

Esta estabilidad podría tener importantes implicaciones ambientales. En lugar de liberar rápidamente sustancias radiactivas, las partículas parecen ser capaces de retener productos de fisión dentro de sus estructuras. Si este comportamiento ocurre de manera más generalizada, podría ayudar a limitar el movimiento de contaminantes radiactivos hacia el suelo y el agua cercanos. Sin embargo, los investigadores enfatizan que sus hallazgos no deben interpretarse como evidencia de que la contaminación radiactiva de Chornobyl se está volviendo inofensiva.

Weissenborn advirtió que "cada partícula tiene una estructura diferente", y su experimento solo estudió seis partículas de dos ubicaciones diferentes. La relativamente pequeña muestra significa que los hallazgos no pueden establecer cómo se comportan las partículas radiactivas en toda la región contaminada. Para comprender su estabilidad de manera más integral, los científicos necesitarían investigar muchas más partículas recolectadas de una gama mucho más amplia de ubicaciones.

Aún con datos sustancialmente más amplios, predecir los peligros a largo plazo de los escombros radiactivos de Chornobyl seguiría siendo un desafío. Las partículas individuales pueden diferir en composición, estructura y resistencia al desgaste ambiental, lo que podría afectar cuándo liberan materiales radiactivos. Weissenborn advierte que, "incluso si obtuviéramos algunos promedios en algún momento, aún no podríamos hacer declaraciones universales sobre los riesgos para la salud en la región". Esto se debe a que, incluso si las partículas decaen en un patrón mayormente uniforme, siempre habrá excepciones, partículas más persistentes que liberarán radionúclidos en un momento posterior.

Estas partículas persistentes podrían seguir liberando sustancias radiactivas mucho después de que otros restos se hayan descompuesto, complicando los esfuerzos para evaluar la futura contaminación y los riesgos para la salud. Por esta razón, los nuevos hallazgos no sugieren que las restricciones en la Zona de Exclusión de Chornobyl puedan levantarse en el corto plazo. La investigación sobre las consecuencias duraderas del desastre continúa. Weissenborn y Hennig ya están llevando a cabo experimentos adicionales centrados en fases transuránicas altamente radiactivas encontradas en los restos restantes. Su trabajo podría proporcionar una imagen más clara de cómo los materiales nucleares de Chornobyl cambian con el tiempo y cuánto tiempo pueden persistir sus efectos ambientales.