Nuklearne padavine, bilo da su izazvane namerno ili slučajno, nešto su čemu se nadamo da nikada neće doći. Ipak, ukoliko se dogode, razumevanje posledica je ključni deo planiranja bezbednosti i upravljanja katastrofama. Imajući to na umu, istraživači iz Lawrence Livermore Nacionalnog Laboratorija (LLNL) u SAD-u sproveli su kontrolisane eksperimente u visoko-temperaturnoj plazmi, simulirajući deo nuklearne vatre kako bi videli kako se čestice isparavaju u fisionoj reakciji prilikom hlađenja.
Tri početna elementa koja su istraživači koristili bila su uran (gorivo u mnogim oružjima i reaktorima), cezijum (radioaktivni nusproizvod nuklearne fuzije) i cerijum (koji se koristi kao zamena za plutonijum, koji se koristi u nuklearnim oružjima). Ključno je da je tim modelovao dva različita scenarija (termičke istorije) kako bi prikupio rezultate: dosledan, kontinuirani scenario hlađenja i scenario u kojem su temperature bile veoma visoke pre nego što su brzo opale.
„Menjanje vremena tokom kojeg materijali ostaju na visokoj temperaturi može promeniti hemijske reakcije i način na koji se nestabilni elementi poput cezijuma integrišu u čestice,“ kaže hemčar Rakia Dhaoui. „Istorijske studije padavina ukazuju na to da je put kojim materijali prolaze dok se hlade važan.“
Koristeći svoj reaktor za plazmu, dug oko metar, tim je zagrejao elemente na temperature od oko 5.000 Kelvina. Početna ultra-vruća vatra isparila je sve, kao što bi se desilo u nuklearnom udaru, ali istraživače je najviše interesovalo kako se tri originalna elementa kondenzuju i postaju čestice.
Za uran i cerijum, obrasci su bili prilično slični. Oboje se kondenzovalo relativno rano kada je temperatura počela da opada, u oba scenarija hlađenja, iako je bilo razlika u dodatnim jedinjenjima koja su elementi preuzeli. Cezijum je bio najveće iznenađenje za istraživače, jer je uradio nešto neočekivano.
Kondenzovao se mnogo kasnije od urana i cerijuma u oba scenarija hlađenja, a u scenariju gde je temperatura bila viša duže, više se mešao s drugim elementima i formirao složenija jedinjenja. Pored razumevanja nuklearnih padavina unapred, ovi nalazi mogu pomoći naučnicima da rade unazad – analizirajući rezultate nuklearnog događaja i utvrđujući uslove koji su stvorili kondenzovane čestice.
„Ove čestice čuvaju zapis o tome kako su nastale,“ kaže Dhaoui. „Istražujući ove procese u kontrolisanom sistemu, možemo zameniti pretpostavke merenjima, poboljšati modele korišćene za tumačenje nuklearnih ostataka i podržati donošenje odluka kada je to najvažnije.“ Raznolikost eksperimenata sprovedenih ovde u suprotnosti je s tradicionalnim metodama modelovanja radioaktivnih oblaka, poznatim kao modeli ravnoteže.
Ovi pristupi pretpostavljaju hemijske reakcije koje su stabilnije i doslednije, i mogu propustiti nijanse uzrokovane promenama u brzinama hlađenja. Iako je ovo još uvek pojednostavljeni, laboratorijski kontrolisani sistem, istraživači sugerišu da se njihovi novi nalazi mogu proceniti zajedno s rezultatima drugih modela kako bi se dobila jasnija slika hemije nuklearnih padavina.
