Genom analys av specifika nedfallspartiklar i miljön, ett gemensamt forskarlag mellan Storbritannien och Japan har avslöjat nya insikter om händelseförloppet som ledde till kärnkraftsolyckan i Fukushima i mars 2011.

Multiorganisationsforskningen, ledd av Dr. Peter Martin och professor Tom Scott från University of Bristols South West Nuclear Hub i samarbete med forskare från Diamond Light Source, Storbritanniens nationella synkrotronanläggning, och Japan Atomic Energy Agency (JAEA), har publicerats idag i tidningen Naturkommunikation .

Liksom Tjernobyl -olyckan i april 1986, incidenten vid Fukushima Daiichi kärnkraftverk (FDNPP) har klassificerats av International Atomic Energy Agency (IAEA) på nivå 7 (den allvarligaste) av International Nuclear Event Scale (INES) som en följd av den stora mängden radioaktivitet som släpps ut i miljön.

Även nu, åtta år efter olyckan, betydande områden kring anläggningen förblir evakuerade på grund av den höga radioaktivitet som fortfarande finns. Man tror att vissa människor kanske aldrig kommer att kunna återvända till sina hem som en följd av olyckan.

Efter isoleringen av sub-mm-partiklarna från miljöprover som erhållits från platser nära FDNPP, laget använde först den högupplösta kombinerade röntgentomografin och röntgenfluorescensmappningsfunktionerna för Coherence Imaging (I13) strålningslinjen vid Diamond Light Source.

Av dessa resultat, det var möjligt att bestämma placeringen av de olika elementkomponenterna fördelade genom den mycket porösa nedfallspartikeln, inklusive de exakta positionerna för mikronskala inneslutningar av uran runt partiklarnas yttre.

Efter att ha identifierat dessa uraninkluderingar, laget analyserade sedan den specifika fysikaliska och kemiska karaktären hos uranet med hjälp av Microfocus Spectroscopy (I18) beamline vid Diamond.

Genom att rikta in den högfokuserade röntgenstrålen på de intressanta områdena i provet och analysera den specifika utsläppssignalen som genereras, det var möjligt att fastställa att uranet var av kärnkraftsursprung och inte hade hämtats från miljön.

Slutlig bekräftelse av uranets FDNPP-ursprung utfördes på partiklarna med hjälp av masspektrometri-metoder vid University of Bristol, där den specifika uransignaturen för inneslutningarna matchades till reaktorenhet 1.

Förutom att tillskriva materialet till en specifik källa på FDNPP -webbplatsen har resultaten dessutom gett forskare viktig information för att åberopa en mekanism för att förklara händelserna som inträffade vid reaktorenhet 1.

Genom tillämpning av avancerade synkrotronanalystekniker, det fysikaliska och kemiska tillståndet för uraninneslutningarna visar att trots reaktorens ursprung, sådant material finns för närvarande i ett tillstånd som är miljömässigt stabilt - ytterligare förstärkt av silikatmaterialet som omfattar dem.

Dr Peter Martin sa:"Jag är mycket glad över att denna forskning har erkänts i Naturkommunikation . Det är en hyllning till det utmärkta samarbetet mellan våra partners på JAEA och Diamond Light Source. Vi har lärt oss ovärderligt mycket om de långsiktiga miljöeffekterna av Fukushima-olyckan från denna enda partikel samt utvecklat unika analytiska tekniker för vidare forskning om kärnkraftsavveckling. "