Oito meses após o acidente nuclear de abril de 1986 na usina nuclear de Chernobyl, na Ucrânia, os trabalhadores que entraram em um corredor sob o reator nº 4 danificado descobriram um fenômeno surpreendente: lava negra que fluiu do núcleo do reator, como se fosse algum tipo de vulcão feito pelo homem. Uma das massas endurecidas foi particularmente surpreendente, e a tripulação a apelidou de Pé de Elefante porque se assemelhava ao pé de um enorme mamífero.
Sensores disseram aos trabalhadores que a formação de lava era tão altamente radioativa que uma pessoa levaria cinco minutos para obter uma quantidade letal de exposição, como Kyle Hill detalhou neste artigo de 2013 para a revista científica Nautilus.
Uma década depois, o Projeto de Segurança Nuclear Internacional do Departamento de Energia dos Estados Unidos , que coletou centenas de fotos de Chernobyl, obteve várias imagens do Pé de Elefante, que foi estimado em 2,2 toneladas (2 toneladas métricas ).
Desde então, o Pé de Elefante, que é conhecido como um material contendo combustível semelhante a lava (LFCM), permaneceu um objeto macabro de fascínio. Mas o que é, na verdade?
O que é o pé do elefante de Chernobyl?
Como o Pé de Elefante era muito radioativo, os cientistas da época usaram uma câmera em uma roda para fotografá-lo. Alguns pesquisadores chegaram perto o suficiente para colher amostras para análise. O que eles descobriram foi que o pé de elefante não era o que restava do combustível nuclear.
Em vez disso, especialistas nucleares explicam que o pé de elefante é composto de uma substância rara chamada cório, produzida em um acidente nuclear quando o combustível nuclear e partes das estruturas do núcleo do reator superaquecem e derretem, formando uma mistura. Corium só se formou naturalmente cinco vezes na história - uma vez durante o acidente de Three Mile Island na Pensilvânia em 1979, uma vez em Chernobyl e três vezes no desastre da fábrica de Fukushima Daiichi no Japão em 2011.
"Se um núcleo fundido não pode ser terminado, então, eventualmente, a massa derretida irá fluir para baixo para o fundo do vaso do reator e derreter (com uma contribuição de materiais fundidos adicionais), caindo no chão da contenção", Edwin Lyman , diretor da segurança da energia nuclear para a Union of Concerned Scientists , explica em um e-mail.
“A massa fundida quente reagirá então com o piso de concreto da contenção (se houver), mudando novamente a composição do fundido”, continua Lyman. "Dependendo do tipo de reator, o derretimento pode se espalhar e derreter através das paredes de contenção ou continuar a derreter pelo chão, eventualmente se infiltrando nas águas subterrâneas (é o que aconteceu em Fukushima). Quando o derretimento esfriar o suficiente, ele vai endurecer em um duro , mineral semelhante a uma rocha. "
Mitchell T. Farmer , um veterano engenheiro nuclear e gerente de programa do Laboratório Nacional de Argonne disse por e-mail que o cório se parece "muito com lava, um material de óxido enegrecido que fica muito viscoso à medida que esfria, fluindo como vidro derretido pegajoso. foi o que aconteceu em Chernobyl com a Pé de Elefante. "
O que é Corium?
A composição exata de um fluxo de cório em particular, como o que constitui o Pé de Elefante de Chernobyl, pode variar. Farmer, cuja equipe simulou acidentes de derretimento de núcleo nuclear em pesquisas, diz que o tom amarronzado do Pé de Elefante se assemelha ao cório ", no qual o derretimento se transformou em concreto contendo um alto grau de sílica (SiO2), que é basicamente vidro. Concretos que contêm muita sílica são chamados de siliciosos, e esse é o tipo de concreto usado para construir as fábricas de Chernobyl. "
Isso faz sentido porque, inicialmente, depois que o núcleo derrete , o cório consistirá dos materiais com os quais o núcleo normalmente é feito. Parte dele também é combustível de óxido de urânio. Outros ingredientes incluem o revestimento do combustível - normalmente uma liga de zircônio chamada Zircaloy - e materiais estruturais, que em sua maioria são aço inoxidável composto de ferro, explica Farmer.
"Dependendo de quando a água é reabastecida para resfriar o cório, a composição do cório pode evoluir com o tempo", diz Farmer. "Conforme o vapor ferve, o vapor pode reagir com metais no cório (zircônio e aço) para produzir gás hidrogênio, cujos efeitos você viu durante os acidentes do reator em Fukushima Daiichi. Os metais oxidados no cório são convertidos em óxidos, fazendo com que a composição mude. "
Se o cório não for resfriado, ele se moverá para baixo através do vaso do reator, derretendo mais aço estrutural ao longo do caminho, o que causa ainda mais mudanças em sua composição, diz Farmer. “Se ainda estiver sub-resfriado, o cório pode derreter através do vaso de aço do reator e cair no piso de concreto da contenção”, explica ele. "Isso aconteceu em todos os três reatores em Fukushima Daiichi." O concreto que entra em contato com o cório vai eventualmente esquentar e começar a derreter.
Uma vez que o concreto derrete, óxidos de concreto (normalmente conhecidos como 'escória') são introduzidos na fusão, o que faz com que a composição evolua ainda mais, explica Farmer. O concreto derretido também libera vapor e dióxido de carbono, que continuam a reagir com os metais na fusão para produzir hidrogênio (e monóxido de carbono), causando ainda mais mudanças na composição do cório.
Quão perigoso é o pé de elefante?
A bagunça resultante que criou o Pé de Elefante é extremamente perigosa. Geralmente, diz Lyman, o cório é muito mais perigoso do que o combustível gasto não danificado porque está em um estado potencialmente instável que é mais difícil de manusear, embalar e armazenar.
"Na medida em que o cório retém produtos de fissão altamente radioativos, plutônio e materiais do núcleo que se tornaram radioativos, o cório terá uma alta taxa de dosagem e permanecerá extremamente perigoso por muitas décadas ou mesmo séculos", explica Lyman.
Cório solidificado muito duro, como o do pé de elefante, teria que ser quebrado para removê-lo dos reatores danificados. "[Isso] irá gerar poeira radioativa e aumentar os riscos para os trabalhadores e, possivelmente, para o meio ambiente", diz Lyman.
Mas o que é ainda mais preocupante é que os cientistas não sabem como o cório pode se comportar a longo prazo, como quando é armazenado em um depósito de lixo nuclear . O que eles sabem é que o cório do pé de elefante provavelmente não está tão ativo quanto antes e que está esfriando por conta própria - e continuará esfriando. Mas ainda está derretendo e permanece altamente radioativo.
Em 2016, o Novo Confinamento Seguro (NSC) foi deslizado sobre Chernobyl para evitar mais vazamentos de radiação da usina nuclear. Outra estrutura de aço foi construída dentro da blindagem de contenção para apoiar o sarcófago de concreto em decomposição no reator nº 4. de Chernobyl. O NSC ajudaria - idealmente - a evitar que uma nuvem maciça de poeira de urânio se dispersasse no ar em caso de uma explosão na sala 305 / 2 A sala 305/2 ficava diretamente sob o núcleo do reator nº 4 e tem mostrado sinais de aumento das emissões de nêutrons desde 2016. É totalmente inacessível para os humanos por causa dos níveis de radiação mortais.
Estudando Corium
Ninguém quer ver outro pé de elefante. Farmer passou a maior parte de sua carreira estudando acidentes nucleares e trabalhando com cório em um esforço para desenvolver maneiras para os operadores de usinas encerrarem um acidente - quanta água injetar e onde injetá-la, e com que rapidez a água pode resfriar o cório e estabilizá-lo .
"Fazemos grandes experimentos em que produzimos 'cório' com os materiais reais, mas usamos aquecimento elétrico para simular o calor de decomposição em vez do próprio aquecimento de decomposição", diz Farmer, explicando que a simulação torna os experimentos mais fáceis de fazer.
“Concentramos a maior parte do nosso trabalho no estudo da eficiência da adição de água na têmpera e resfriamento do cório para várias composições de cório. Portanto, estamos fazendo pesquisas sobre mitigação de acidentes. A outra ponta é a prevenção de acidentes, e este é o foco principal área para a indústria nuclear. "
Agora isso é assustador
Pesquisadores do Laboratório Nacional de Argonne criaram este vídeo , que mostra uma piscina derretida de óxido de urânio a 3.600 graus Fahrenheit (2.000 graus Celsius). Seus experimentos simularam como esse fluxo de lava corroeria o piso de concreto de um prédio de contenção de um reator nuclear.
