Новый метод позволил проанализировать изотопный состав частиц, выброшенных при взрыве Чернобыльской АЭС
Анализ изотопного состава может помочь очень точно определить возраст и происхождение образца — метод одинаково точен для ядерного топлива и скрипки Страдивари.
Разработанный метод оставляет частицы практически нетронутыми — в идеальных условиях затрагивается всего несколько десятков тысяч ионов, что позволяет проводить дальнейшие исследования или сохранить образец в целости и сохранности.
Масс-спектрометрия вторичных нейтральных частиц дает представление о происхождении материалов путем измерения их элементного и изотопного состава. Она даёт весьма точные ответы — настолько, что порой остается лишь поражаться. Например, если взять ядерное топливо в качестве образца, анализ даст информацию о типе реактора и условиях его эксплуатации и покажет, как долго материал оставался внутри реактора.
С помощью масс-спектрометрии вторичных нейтральных частиц можно идентифицировать практически все элементы. В центре внимания учёных — актиниды урана, плутония, америция и кюрия, а также продукты деления, такие как стронций, цезий или технеций.
В частности, ученые рассмотрели работу метода на примере исследования частиц, выброшенных во время взрыва реактора Чернобыльской АЭС в 1986 году.
Масс-спектрометрия вторичных нейтральных частиц не разрушает большую часть частиц, поэтому с ними возможно работать и другими методами. В частности, исследователи использовали масс-спектрометрию вторичных ионов в совокупности с лазерами для селективной ионизации различных элементов. Это было сделано для того, чтобы подавить изобары — элементы с одинаковым массовым, но разным зарядовым числом. Это позволило различить уран, плутоний и америций, имеющие изотопы с одинаковой массой. Обычные масс-спектрометры не смогли бы сделать такое.
Это особенно интересно, так как у плутония-241 небольшой период полураспада — всего 14 лет. Он распадается на америций-241 в ходе бета-распада. Америций-241 известен как альфа-радиоактивный элемент, преобладающий в Чернобыльской зоне. Дело в том, что его концентрация растет со временем, что опасно вкупе с его большим периодом полураспада. Для того чтобы использовать загрязненные территории в будущем, крайне важно знать, какие изотопы и как быстро могут высвобождаться из частиц.
Поскольку метод не требует тщательной подготовки образца, исследователи могут идентифицировать частицу и измерить изотопный состав в течение одного рабочего дня. Такая технология пока единственная в своем роде.
Исследование опубликовано в журнале Science Advances.