Corium och radioaktivitet efter kärnkraftsmältningen i Tjernobyl

Det farligaste radioaktiva avfallet i världen är troligen "Elephant's Foot", det namn som ges till det fasta flödet från kärnkraftssmältningen vid Tjernobyl kärnkraftverk den 26 april 1986. Olyckan inträffade under ett rutinprov då en kraftöverskridning utlöste en nödstopp som inte gick som planerat.

Reaktorns kärntemperatur steg, vilket orsakade en ännu större kraftöverflöde, och styrstavarna som annars skulle ha lyckats reaktionen infördes för sent för att hjälpa till. Värmen och kraften steg till den punkt där vattnet som använde för att kyla reaktorn förångades, genererande tryck som blåste isär reaktoraggregatet i en kraftig explosion.

Utan några medel för att kyla reaktionen var temperaturen slut. En andra explosion kastade en del av den radioaktiva kärnan i luften, duschade området med strålning och startade bränder. Kärnan började smälta och producerade ett material som liknade het lava - förutom att det också var vilt radioaktivt. När smält slam oozade genom de återstående rören och smält betong, härdade det så småningom till en massa som liknar foten på en elefant eller, för vissa tittare, Medusa, den monströsa Gorgon från grekiska mytologi.

Elephant's Foot upptäcktes av arbetare i december 1986. Det var både fysiskt hett och kärnvarmt, radioaktivt till den grad att närma sig det i mer än några sekunder utgör en dödsdom. Forskare satte en kamera på ett hjul och drev ut den för att fotografera och studera massan. Några modiga själar gick ut till massan för att ta prover för analys.

Vad forskarna upptäckte var att Elephant's Foot inte, som vissa hade förväntat sig, resterna av kärnbränslet. Istället var det en massa av smält betong, kärnskärmning och sand, allt blandat ihop. Materialet fick namnet corium efter den del av reaktorn som producerade den.

Elefantens fot förändrades med tiden, puffade ut damm, sprickade och sönderdelades, men även när det gjorde, förblev det för varmt för människor att närma sig.

Forskare analyserade koriumsammansättningen för att bestämma hur den bildades och den verkliga faran som den representerar. De fick reda på att materialet bildades från en serie processer, från den ursprungliga smältningen av kärnkärnan till Zircaloy (en varumärkad zirkoniumlegering) beklädnad till blandningen med sand och betongsilikater till en slutlig laminering när lavan smälte genom golv och stelnade. Corium är i huvudsak ett heterogent silikatglas som innehåller inneslutningar:

• uranoxider (från bränslepellets)
• uranoxider med zirkonium (från smältningen av kärnan i beklädnaden)
• zirkoniumoxider med uran
• zirkonium-uranoxid (Zr-U-O)
• zirkoniumsilikat med upp till 10% uran [(Zr, U) SiO4, som kallas tjernobylit]
• kalciumaluminosilikater
• metall
• mindre mängder natriumoxid och magnesiumoxid

Om du skulle titta på korium, skulle du se svart och brun keramik, slagg, pimpsten och metall.

Karakteristiken av radioisotoper är att de förfaller till mer stabila isotoper över tid. Förfallen för vissa element kan dock vara långsam, plus "dotter" eller produkt av förfall kan också vara radioaktiv.

Corium of the Elephant's Foot var avsevärt lägre 10 år efter olyckan men ändå vansinnigt farligt. Vid tioårsperioden var strålningen från korium nere till 1/10 av dess initialvärde, men massan förblev fysiskt tillräckligt varm och släppte ut tillräckligt strålning att 500 sekunders exponering skulle ge strålningssjuka och ungefär en timme var dödlig.

Avsikten var att innehålla Elephant's Foot senast 2015 i ett försök att minska dess miljöhotnivå.

Sådan inneslutning gör det dock inte säkert. Corium of the Elephant's Foot kanske inte är lika aktivt som den var, men den genererar fortfarande värme och smälter fortfarande ner i basen i Tjernobyl. Om det lyckas hitta vatten kan ytterligare en explosion bli resultatet. Även om ingen explosion inträffade skulle reaktionen förorena vattnet. Elephant's Foot kommer att svalna med tiden, men den kommer att förbli radioaktiv och (om du kunde röra vid den) varm under århundraden framöver.

Tjernobyl är inte den enda kärnkraftsolyckan som producerar korium. Grå korium med fläckar av gult bildades också i partiella smältpunkter vid Three Mile Island kärnkraftverk i USA i mars 1979 och Fukushima Daiichi kärnkraftverk i Japan i mars 2011. Glas producerat från atomundersökningar, t.ex. trinitit, är liknande.