Nedfald fra atomvåbentest forklarer 'vildsvineparadokset' ved radioaktivt kød – Physics World

Nedfald fra atomvåbentest forklarer 'vildsvineparadokset' ved radioaktivt kød – Physics World

Tidsstempel: 6. september 2023 kl. 7

Et vildsvin i en skov
Vedholdende svin: Vildsvin i nogle centraleuropæiske skove udviser vedvarende høje niveauer af radioaktiv forurening. (Med høflighed: iStock/Balint-Erlaki)

Vildsvin og de træplatforme, der bruges til at jage dem, er et almindeligt syn i europæiske skove, men i nogle områder indeholder deres kød så høje niveauer af radioaktivt cæsium, at det ikke kan sælges til konsum. Hvad værre er, strålingsniveauerne hos vildsvin har været konstante i de sidste 30 år, selvom den velforståede fysik af halveringstider og en modsvarende tendens hos andre skovdyr tyder på, at niveauerne burde falde.

Dette puslespil er kendt som vildsvineparadokset, og et hold af kemikere og strålingseksperter ved Leibniz Universität Hannover, Tyskland og TU Wien, Østrig, er nu kommet med en forklaring på det. Efter at have analyseret forholdet mellem cæsiumisotoper i prøver af vildsvinekød fra 11 distrikter i Bayern, Tyskland, konkluderede holdet, at globalt nedfald fra atomvåbenforsøg er ansvarligt for en betydelig del af forureningen, selvom Bayern også oplevede kraftigt nedfald fra Chornobyl reaktor nedsmeltning. Selvom den nøjagtige økologiske mekanisme for den igangværende forurening forbliver uklar, siger forskerne, at deres resultat bidrager til en voksende mængde af beviser, der indikerer, at årtier gamle nukleare forsøg fortsat har en betydelig indvirkning på miljøet.

Allestedsnærværende radioaktivitet

Fra midten af ​​det 20. århundrede og frem til 1980 gennemførte USA, Sovjetunionen og andre atomvåbenstater i alt 528 atomprøvesprængninger i jordens atmosfære, overøser kloden med fissionsprodukter såsom cæsium-137 (137Cs). Nukleare ulykker som dem i Chornobyl, Ukraine i 1986 og Fukushima, Japan i 2011, blev også udgivet 137Cs, og selvom nedfaldet fra disse begivenheder var mere lokaliseret end nedfaldet fra våbentest, påvirkede det stadig store områder. Chornobyl-katastrofen spredte sig for eksempel 137Cs i store dele af Europa på grund af en kombination af fremherskende vind og dårligt timet nedbør.

Mange lande reagerede på sundhedsrisiciene ved dette nedfald ved at vedtage regler, der begrænser mængden af 137Cs i fødevarer. I Europa er grænsen 600 Bequerel (Bq) pr. kilogram; i Japan er det 100 Bq/kg. Men mens fødevaretest og andre former for overvågning giver nyttige oplysninger om niveauer af 137Cs forurening, de er tavse på dens kilde. Dette skyldes, at "reaktor-137Cs" og "våben-137Cs" kan ikke skelnes, med samme kemi og samme 30-årige halveringstid.

For at identificere kilden til radioaktivt cæsium i bayersk vildsvinekød, vendte forskerne fra Leibniz og TU Wien i stedet for en anden cæsiumisotop med en meget længere halveringstid: 135Cs. Fordi moderkernen af 135Cs, 135Xe, har et stort tværsnit til termisk neutronfangning, den høje neutronfluxtæthed i en reaktorkerne har en tendens til at omdanne den til andre stoffer, hvilket begrænser 135Cs produktion. I modsætning hertil er neutronfluxen under atomeksplosioner intens, men kort, hvilket betyder, at mere 135Xe "overlever" for at forfalde til 135Cs. Derfor giver en atomeksplosion et relativt højt udbytte 135Cs/137Cs-forhold, hvorimod en reaktor giver et lavt forhold.

Vildsvinens paradoks

Umiddelbart efter Chornobyl-katastrofen var niveauer af 137Cs i Bayerns overfladejord varierede fra 102 til 105 Bq/m, og koncentrationerne i lokalt vildsvinekød overskred den lovmæssige grænse med 1-2 størrelsesordener. Andre skovareter såsom hjorte var også stærkt forurenede, men hvorimod deres 137Cs-niveauer faldt væsentligt over tid, niveauer i vildsvin gjorde det ikke. Faktisk har tilbagegangen for vildsvin nogle steder været langsommere end den fysiske halveringstid for 137Cs.

Et kort over det sydlige Tyskland og Bayern med områder med højere radioaktiv cæsiumforurening markeret med rødt, overlejret med cirkeldiagrammer, der viser, hvor meget af det cæsium, der kommer fra Chornobyl, og hvor meget fra tidligere atmosfæriske våbenforsøg
Nedfaldsproblemer: Cæsium-137 aktivitetskoncentrationer i vildsvin og de respektive bidrag fra våbennedfald og Chornobyl-atomulykken. De lysegule og blå "tærter" viser bidragsprocenterne for henholdsvis våben-137Cs og Chornobyl-137Cs. Rødere områder af kortet indikerer højere niveauer af total cæsium-137 forurening. (Med høflighed: Environ. Sci. Technol. 2023, https://doi.org/10.1021/acs.est.3c03565)

I et papir udgivet i Miljøvidenskab og Teknologi, Felix Stäger, Dorian Zok, Anna-Katharina Schiller, Bin Feng og George Steinhauser Bemærk, at denne paradoksale ikke-nedgang ofte tilskrives ornernes tendens til at rode op og spise underjordiske svampe såsom hjortetrøfler. Under de "rigtige" jordbundsforhold fungerer disse organismer som et depot for 137Cs, som "migrerer nedad gennem jorden meget langsomt, nogle gange kun omkring en millimeter om året", forklarer Steinhauser.

Den lange skygge af våbentest

Med hensyn til hvor det 137Cs kom fra, viser Leibniz-TU Wien-forskernes isotopforholdsmålinger, at det varierer fra sted til sted (se billede). Samlet set indeholdt omkring 25 % af deres prøver af vildsvinekød nok våben-137Cs, at de ville have overskredet den europæiske lovgivningsgrænse, selvom Chornobyl ikke var sket. Dette resultat tyder på, at der i realiteten er to separate nedadmigrerende cæsium-"fronter", der forurener ornernes vinterfødeforsyning: en fra atmosfæriske atomvåbenforsøg, som toppede i 1964, og en fra Chornobyl 22 år senere.

For de bayerske jægere, der forsynede holdet med prøver, er dette dårlige nyheder. Med cæsiumniveauer på hjorte-trøffelniveau, der konstant genopbygges af denne to-fronts nedadgående migration, vil det naturlige henfald af 137Cs til stabil barium-137 vil næppe løse problemet med forurening af vildsvinekød på et tidspunkt - især i områder, hvor cæsium fra Chornobyl først nu når de trøfler, som orne spiser så, ja, svineagtigt. "Strategiske beslutninger om at udføre atmosfæriske nukleare test for 60-80 år siden påvirker stadig fjerntliggende naturlige miljøer, dyreliv og en menneskelig fødekilde i dag," konkluderer holdet. "En lignende, langvarig konsekvens kan forventes af Chornobyl-137Cs deponeret i Centraleuropa."

Tidsstempel:

Mere fra Fysik verden