Quarenta anos após o desastre nuclear de Chernobyl (agora Chornobyl), partículas radioativas microscópicas ainda estão espalhadas pelo solo ao redor, e a área permanece radioativa o suficiente para que entrar nela exija roupa de proteção. As explosões que destruíram o reator lançaram enormes quantidades de detritos no meio ambiente, e partículas medindo apenas 8 a 50 micrômetros ainda são altamente radioativas. Cientistas agora examinaram esses pequenos resíduos em detalhes sem precedentes, e descobriram algo surpreendente: algumas delas mantiveram grande parte de sua estrutura interna original, apesar de quatro décadas de intempéries.

"Existem três classes dessas partículas", explica Tobias Weissenborn, físico e doutorando na Universidade Leibniz de Hannover. "Primeiro, há partículas que quimicamente e fisicamente ainda são muito semelhantes ao combustível nuclear dióxido de urânio. Depois, há partículas que estão parcial ou totalmente encapsuladas em, ou completamente fundidas com, sua camada de zircônio." Essa segunda categoria nasceu no calor extremo dentro do reator, onde o combustível derretido se combinou com o zircônio, o metal altamente resistente usado na camada protetora externa do combustível. O terceiro tipo, acrescenta Weissenborn, "foi criado quando o moderador de grafite pegou fogo." Em condições normais, o moderador de grafite desacelera nêutrons rápidos e ajuda a sustentar a reação em cadeia; durante o desastre, ele se incendiou e queimou por dez dias. No processo, o combustível oxidou-se em vários óxidos de urânio, como U3O8 — uma forma mecanicamente frágil, que se quebra facilmente em fragmentos microscópicos e pode então ser carregada pelo vento, onde sua inalação representa sérios riscos à saúde.

Apesar de décadas de pesquisa, os cientistas ainda não entendem completamente por que as partículas de Chornobyl se degradam em velocidades diferentes, e à medida que o material se desgasta, ele pode produzir várias formas de óxido de urânio, tornando o comportamento de longo prazo difícil de prever. Decifrar isso requer equipamentos de precisão incomum, incluindo difração de raios X por sincrotron, que revela como os átomos estão arranjados dentro de materiais cristalinos. O Dr. Christoph Hennig, cristalógrafo do Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), agora concluiu a primeira análise estrutural bem-sucedida de fragmentos radioativos desse tipo na Beamline Rossendorf em Grenoble.

Trabalhando com Weissenborn, Hennig analisou seis partículas recuperadas da região de Chornobyl, identificando suas diferentes fases cristalinas para aprender quão rapidamente substâncias radioativas podem escapar para o meio ambiente. "Os colegas de Hannover e eu usamos vários métodos para isolar as partículas de amostras de solo ucranianas e fixá-las em eletrodos de tungstênio", diz Weissenborn. Como as amostras eram altamente radioativas, elas tiveram que ser seladas dentro de múltiplas camadas de contenção antes da viagem a Grenoble, onde a equipe de Hennig usou difração de raios X para sondar suas estruturas internas medindo como os raios X se espalhavam ao passar pelo material. "Primeiro, tivemos que descobrir como examinar a estrutura da partícula", explica Hennig. "Por fim, giramos completamente as partículas em um feixe de raios X focado a 100 micrômetros — cerca da espessura de um fio de cabelo humano. Medimos cada partícula de 2.000 ângulos diferentes para capturar perfeitamente todas as reflexões." Isso permitiu aos cientistas distinguir diferentes fases de óxido de urânio dentro dos fragmentos, revelando detalhes que antes eram inacessíveis.

Os resultados foram inesperados: após quatro décadas no ambiente, o combustível nuclear dentro de todas as seis partículas havia retido grande parte de sua estrutura cristalina original. Isso sugere que pelo menos alguns dos detritos de Chornobyl são quimicamente mais estáveis do que os pesquisadores acreditavam — estáveis o suficiente, potencialmente, para manter produtos de fissão trancados dentro em vez de liberá-los rapidamente, o que poderia ajudar a limitar o movimento de contaminantes radioativos para o solo e a água próximos. Os pesquisadores são rápidos em observar que isso não é evidência de que Chornobyl's c