På 35-årsdagen av en av världens värsta kärnkraftskatastrofer, ny forskning har publicerats som kan hjälpa till att innehålla och rensa upp de farligaste radioaktiva materialen som fortfarande finns kvar på platsen i Tjernobyl.

Studien, ledd av Dr. Claire Corkhill från University of Sheffields institution för materialvetenskap och teknik, har använt ett nytt tillvägagångssätt för att använda ultraljus röntgenstrålning för att bättre förstå det farliga avfallet som har lämnats kvar inuti kärnreaktorn.

Tekniken ger proof of concept för första gången att användning av ultraljus röntgenstrålning kan ge rik kemisk information om några av de farligaste materialen som finns kvar i Tjernobyl och ge ett säkert sätt att analysera dem.

Att använda ultraljus röntgenstrålar har också gjort det möjligt för teamet att kriminaltekniskt reda ut hur kärnbränsle på platsen förvandlades till ett lavaliknande ämne direkt efter katastrofen, som har stelnat i stora massor och hindrar avvecklingsarbetet.

De farligaste materialen som finns kvar inne i Tjernobyl är så farliga att endast ett mycket begränsat antal prover har analyserats. Detta innebär att forskare hittills inte har kunnat få en djup insikt i deras egenskaper och detta hämmar ansträngningarna att på ett säkert sätt innehålla eller avlägsna materialet från katastrofområdet.

Forskarna studerade simulant Tjernobyl-material, skapad med hjälp av toppmoderna anläggningar i Sheffield utformade för att stödja kärnkraftsavveckling och slutförvaring, med två av världens ljusaste mikroskop – kallade röntgensynkrotroner – i Schweiz och USA. Här, de kunde mäta mycket små prover av sitt material och identifiera uraninnehållande egenskaper som var en tjugondel av storleken på ett människohår.

Genom att bygga kemiska 2D-bilder av dessa uranegenskaper, teamet kunde rekonstruera tidslinjen för händelser som inträffade i ögonblicken omedelbart efter olyckan, under bildandet av det nedsmälta kärnbränslet.

Att testa tekniken på det simulerande Tjernobyl-materialet har gett bevis på att metoden kan användas för att säkert analysera verkliga prover från Tjernobyl som aldrig förr.

Dr Claire Corkhill, EPSRC tidig karriär forskare och läsare vid University of Sheffield, sa:"Som en kriminalteknisk analys av en brottsplats, den kemiska analysen som gjordes på våra simulerande material gjorde det möjligt för oss att pussla ihop de sista ögonblicken av kärnbränslet från Tjernobyl när det smälte ihop med andra komponenter i reaktorn för att bilda en vulkanliknande lava. Våra analyser överensstämmer med de begränsade data som finns tillgängliga på verkliga prover, vilket är oerhört spännande."

Den detaljnivå som uppnås med dessa material och tekniker öppnar en värld av möjligheter att utveckla en djupare förståelse av dessa material som tidigare inte varit möjlig på grund av deras höga radioaktivitetsnivåer. Detta är en nödvändighet för att utveckla saneringsteknik för den pågående avvecklingsverksamheten i Tjernobyl.

Dr Corkhill tillade:"Att förstå bildningen och det efterföljande kemiska beteendet hos dessa material inuti reaktorn under de senaste 35 åren är nyckeln till att bygga en fullständig förståelse för kärnbränslen i olycksscenarier. Vår studie visar att denna information kan erhållas med extremt små prover, vilket banar väg för analys av verkliga Tjernobyl och Fukushima kärnsmälta bränslen. Att använda så små prover kommer drastiskt att minska risken förknippad med analysen och öppnar upp för extremt spännande möjligheter att stödja saneringsarbetet."