Abbiamo aperto delle particelle radioattive nel suolo dell’Australia del Sud e abbiamo scoperto che potrebbero essere delle perdite di plutonio

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Quasi 60 anni dopo la fine dei test nucleari britannici, particelle radioattive contenenti plutonio e uranio contaminano ancora il paesaggio intorno a Maralinga nell’outback dell’Australia meridionale.

Queste particelle calde non sono così stabili come si pensava una volta. La nostra ricerca mostra che probabilmente stanno rilasciando piccoli pezzi di plutonio e uranio che possono essere facilmente trasportati nella polvere e nell’acqua, inalati dagli esseri umani e dalla fauna selvatica, e assorbiti dalle piante.

Un parco giochi nucleare britannico

Dopo i bombardamenti atomici americani di Hiroshima e Nagasaki nel 1945, le altre nazioni corsero a costruire le proprie armi nucleari. La Gran Bretagna era alla ricerca di luoghi dove condurre i suoi test. Quando si avvicinò al governo australiano nei primi anni ’50, l’Australia fu fin troppo ansiosa di accettare.

Tra il 1952 e il 1963, la Gran Bretagna fece esplodere 12 bombe nucleari in Australia. Ce n’erano tre nelle isole Montebello al largo dell’Australia occidentale, ma la maggior parte si trovava nell’outback dell’Australia meridionale: due a Emu Field e sette a Maralinga.

I test nucleari britannici hanno lasciato un’eredità radioattiva. Archivio Nazionale d’Australia

Oltre alle detonazioni nucleari in scala reale, c’erano centinaia di prove subcritiche progettate per testare le prestazioni e la sicurezza delle armi nucleari e dei loro componenti. Queste prove di solito consistevano nel far esplodere dispositivi nucleari con esplosivi convenzionali o nel dar loro fuoco.

I test subcritici rilasciavano materiali radioattivi. I soli test Vixen B (nel sito di test di Taranaki a Maralinga) hanno sparso 22,2 chilogrammi di plutonio e più di 40 chilogrammi di uranio nel paesaggio arido. Per fare un confronto, la bomba nucleare lanciata su Nagasaki conteneva 6,4 chilogrammi di plutonio, mentre quella lanciata su Hiroshima conteneva 64 chilogrammi di uranio.

Questi test provocarono una contaminazione radioattiva dell’ambiente di lunga durata. La piena portata della contaminazione è stata realizzata solo nel 1984, prima che la terra fosse restituita ai suoi proprietari tradizionali, il popolo Maralinga Tjarutja.

Patate bollenti

Nonostante i numerosi sforzi di pulizia, a Maralinga rimangono plutonio e uranio residui. La maggior parte è presente sotto forma di particelle calde. Questi sono minuscoli granelli radioattivi (molto più piccoli di un millimetro) dispersi nel terreno.

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Il plutonio è un elemento radioattivo prodotto principalmente dall’uomo, e il plutonio per armi usato nei test nucleari britannici ha un’emivita di 24.100 anni. Questo significa che anche 24.100 anni dopo i test Vixen B, terminati nel 1963, ci saranno ancora quasi due bombe di Nagasaki di plutonio sparse intorno al sito di test di Taranaki.

Il plutonio emette radiazioni alfa che possono danneggiare il DNA se entra in un corpo attraverso il mangiare, il bere o il respirare.

Nel loro stato originale, le particelle di plutonio e uranio sono piuttosto inattive. Tuttavia, col tempo, quando sono esposte all’atmosfera, all’acqua o ai microbi, possono subire degli agenti atmosferici e rilasciare plutonio e uranio nella polvere o nei temporali.

Fino a poco tempo fa, sapevamo poco della composizione interna di queste particelle calde. Questo rende molto difficile valutare accuratamente i rischi ambientali e per la salute che rappresentano.

La studentessa di dottorato della Monash, Megan Cook (l’autrice principale del nostro nuovo articolo) ha raccolto questa sfida. La sua ricerca mirava a identificare come il plutonio si è depositato quando è stato trasportato dalle correnti atmosferiche dopo i test nucleari (alcuni di essi hanno viaggiato fino al Queensland!), le caratteristiche delle particelle calde di plutonio quando sono atterrate e il potenziale movimento all’interno del suolo.

La nanotecnologia alla riscossa

Gli studi precedenti hanno usato i raggi X super intensi generati da fonti di luce di sincrotrone per mappare la distribuzione e lo stato di ossidazione del plutonio all’interno delle particelle calde su scala micrometrica.

Per ottenere maggiori dettagli, abbiamo usato i raggi X del sincrotrone Diamond vicino a Oxford nel Regno Unito, un’enorme macchina di oltre mezzo chilometro di circonferenza che produce una luce dieci miliardi di volte più luminosa di quella del Sole in un acceleratore di particelle.

Lo studio del modo in cui le particelle hanno assorbito i raggi X ha rivelato che contenevano plutonio e uranio in diversi stati di ossidazione – il che influisce su quanto siano reattivi e tossici. Tuttavia, quando abbiamo guardato le ombre che le particelle proiettavano alla luce dei raggi X (o diffrazione dei raggi X), non potevamo interpretare i risultati senza conoscere meglio le diverse sostanze chimiche all’interno delle particelle.

Per saperne di più, abbiamo usato una macchina della Monash University che può aprire minuscoli campioni con un fascio di ioni ad alta energia largo un nanometro, quindi analizzare gli elementi all’interno e fare immagini dell’interno. Questo è un po’ come usare una spada laser per tagliare una roccia, solo su scala molto piccola. Questo ha rivelato in modo squisitamente dettagliato la complessa gamma di materiali e texture all’interno delle particelle.

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In questa immagine al microscopio elettronico, il plutonio e l’uranio appaiono come grumi luminosi incorporati nella lega ferro-alluminio più scura. Cook et al (2021), Scientific Reports, Autore fornito

Gran parte del plutonio e dell’uranio è distribuito in minuscole particelle di dimensioni comprese tra pochi micrometri e pochi nanometri, o disciolto in leghe di ferro-alluminio. Abbiamo anche scoperto un composto plutonio-uranio-carbonio che si distruggerebbe rapidamente in presenza di aria, ma che è tenuto stabile dalla lega metallica.

Questa complessa struttura fisica e chimica delle particelle suggerisce che le particelle si sono formate dal raffreddamento di goccioline di metallo fuso dalla nube dell’esplosione.

Alla fine, c’è voluto un team multidisciplinare attraverso tre continenti – tra cui scienziati del suolo, mineralogisti, fisici, ingegneri minerari, scienziati di sincrotrone, microscopisti e radiochimici – per rivelare la natura delle particelle calde di Maralinga.

Dal fuoco alla polvere

I nostri risultati suggeriscono che i processi chimici e fisici naturali nell’ambiente dell’outback possono causare il lento rilascio di plutonio dalle particelle calde nel lungo termine. Questo rilascio di plutonio è probabile che contribuisca al continuo assorbimento di plutonio da parte della fauna selvatica a Maralinga.

Anche nelle condizioni semi-aride di Maralinga, le particelle calde si rompono lentamente, liberando il loro carico mortale. Le lezioni tratte dalle particelle di Maralinga non sono limitate all’outback australiano. Sono anche utili per capire le particelle generate da bombe sporche o rilasciate durante incidenti nucleari subcritici.

Ci sono stati alcuni casi documentati di tali incidenti. Questi includono gli incidenti B-52 che hanno portato alla detonazione convenzionale di armi termonucleari vicino a Palomares in Spagna nel 1966, e Thule in Groenlandia nel 1968, e l’esplosione di un missile nucleare armato e il successivo incendio alla McGuire Air Force Base negli USA nel 1960.

Migliaia di armi nucleari attive sono ancora oggi detenute da nazioni di tutto il mondo. L’eredità di Maralinga dimostra che il mondo non può permettersi incidenti con particelle nucleari.

Immagini usate per gentile concessione di Pexels/Pixabay

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi l’articolo originale.