Corium og radioaktivitet etter den nukleære nedsmelting av Tsjernobyl

Det farligste radioaktive avfallet i verden er sannsynligvis "Elephant's Foot", navnet gitt til den faste strømmen fra kjernefysisk nedbrytning ved Tsjernobyl kjernekraftverk 26. april 1986. Ulykken skjedde under en rutinetest da en strømstøt utløste en nødstans som ikke gikk som planlagt.

Kjernetemperaturen til reaktoren steg, noe som førte til en enda større kraftovergang, og kontrollstavene som ellers kunne ha klart reaksjonen ble satt inn for sent for å hjelpe. Varmen og kraften steg til det punktet hvor vannet som ble brukt til å avkjøle reaktoren fordampet, og genererte trykk som blåste reaktorenheten fra hverandre i en kraftig eksplosjon.

Uten midler til å avkjøle reaksjonen, var temperaturen tom for kontroll. En annen eksplosjon kastet en del av den radioaktive kjernen ut i luften, dusjet området med stråling og startet branner. Kjernen begynte å smelte og produserte et materiale som lignet varm lava - bortsett fra at det også var vilt radioaktivt. Når smeltet slam oozed gjennom de gjenværende rør og smeltet betong, herdet det til slutt til en masse som ligner foten til en elefant eller, for noen seere, Medusa, den uhyrlige Gorgon fra gresk mytologi.

Elephant's Foot ble oppdaget av arbeidere i desember 1986. Det var både fysisk varmt og kjernefysisk, radioaktivt til det punktet at det å nærme seg det i mer enn noen få sekunder utgjorde en dødsdom. Forskere satte et kamera på et hjul og dyttet det ut for å fotografere og studere massen. Noen modige sjeler dro ut til massen for å ta prøver for analyse.

Det forskerne oppdaget var at Elephant's Foot ikke var, som noen hadde forventet, restene av kjernebrenselet. I stedet var det en masse smeltet betong, kjerneskjerming og sand, alt sammen. Materialet fikk navnet lærhuden etter den delen av reaktoren som produserte den.

Elefantens fot endret seg over tid, pustet ut støv, sprekker og spaltet, men selv om den gjorde det, forble det for varmt for mennesker å nærme seg.

Forskere analyserte sammensetningen av korium for å bestemme hvordan den dannet seg og den sanne faren den representerer. De lærte at materialet dannet fra en serie prosesser, fra den første smeltingen av kjernekjernen til Zircaloy (en varemerket zirkoniumlegering) kledning til blandingen med sand og betongsilikater til en endelig laminering når lavaen smeltet gjennom gulv, og størknet. Corium er egentlig et heterogent silikatglass som inneholder inneslutninger:

• uranoksider (fra drivstoffpellets)
• uranoksider med zirkonium (fra smelting av kjernen i kledningen)
• zirkoniumoksider med uran
• zirkonium-uranoksid (Zr-U-O)
• zirkoniumsilikat med opptil 10% uran [(Zr, U) SiO4, som kalles chernobylite]
• kalsiumaluminosilikater
• metall
• mindre mengder natriumoksyd og magnesiumoksyd

Hvis du skulle se på koriumet, ville du se svart og brunt keramikk, slagg, pimpstein og metall.

Naturen til radioisotoper er at de forfaller til mer stabile isotoper over tid. Imidlertid kan forfallsordningen for noen elementer være treg, pluss "datteren" eller produktet forfall kan også være radioaktiv.

Koriumet på elefantens fot var betydelig lavere 10 år etter ulykken, men fortsatt sinnsykt farlig. På 10-års punktet var stråling fra korium nede til 1/10 av dens opprinnelige verdi, men massen forble fysisk varm nok og sendte ut nok stråling at 500 sekunders eksponering ville gi strålesyke og omtrent en time var dødelig.

Intensjonen var å inneholde elefantfot i 2015 i et forsøk på å redusere sitt trusselnivå på miljøet.

Slik innesperring gjør det imidlertid ikke trygt. Corium of the Elephant's Foot er kanskje ikke så aktiv som den var, men den genererer fortsatt varme og smelter fortsatt ned i basen til Tsjernobyl. Skulle den klare å finne vann, kan det føre til en eksplosjon. Selv om det ikke skjedde noen eksplosjon, ville reaksjonen forurense vannet. Elefantens fot vil avkjøle seg over tid, men den vil forbli radioaktiv og (hvis du var i stand til å røre den) varm i flere hundre år fremover.

Tsjernobyl er ikke den eneste atomulykken som produserer korium. Grått korium med flekker av gult dannet også ved delvise nedbrytninger ved Three Mile Island kjernekraftverk i USA i mars 1979 og Fukushima Daiichi atomkraftverk i Japan i mars 2011. Glass produsert fra atomprøver, som trinititt, er lik.