Los condensados de óxido de aluminio y hierro perfectamente esféricos favorecidos aerodinámicamente se recuperaron utilizando la configuración experimental desarrollada recientemente en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore. Las partículas de óxido de uranio mostraron características irregulares. Los científicos de Lawrence Livermore están creando estas partículas en condiciones controladas para desarrollar una comprensión de los primeros principios de cómo se forma la lluvia radiactiva. Crédito:Laboratorio Nacional Lawrence Livermore
Para comprender la formación de la lluvia radiactiva de una explosión nuclear, es importante observar la fase gaseosa de los óxidos metálicos dentro del dispositivo.
Los científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) han desarrollado un reactor de flujo de plasma para simular experimentalmente el enfriamiento tardío de las bolas de fuego posteriores a la detonación cuando la temperatura desciende por debajo de 10ºC. 000 K. Investigan la formación de nanopartículas a partir de átomos en fase gaseosa para desentrañar los procesos de fraccionamiento químico que atraviesan el uranio y otros elementos químicos durante la condensación de la bola de fuego. La investigación aparece en una edición reciente de la revista Informes científicos .
Los investigadores esperan comprender mejor la interconexión entre las reacciones químicas y los procesos microfísicos (por ejemplo, nucleación, condensación, crecimiento, etc.) en escalas de tiempo que son relevantes para la formación de lluvia radiactiva.
"Mostramos un vínculo cuantificable entre la distribución del tamaño de las partículas recuperadas y la cinética química de la fase gaseosa, una consideración que está ausente en los modelos actuales de formación de lluvia radiactiva". dijo Batikan Koroglu, Investigador postdoctoral del LLNL y autor principal del artículo.
La formación de nanopartículas a partir de la fase gaseosa es un tema importante para muchas áreas de la química y la física. La formación de partículas después de una explosión nuclear es un caso especial que involucra la rápida condensación de material de un estado inicial de plasma a alta temperatura. Estudios anteriores investigaron muestras de desechos nucleares para comprender el destino y el transporte del material posterior a la detonación en la atmósfera. Sin embargo, la interacción entre la termodinámica de equilibrio, La cinética química y la fugacidad del oxígeno (entorno local) aún se desconocen para el uranio sometido a condiciones de temperatura extremas.
El reactor de flujo de plasma del equipo les permitió monitorear la evolución química en fase gaseosa de tres tipos de metales (hierro, aluminio y uranio) que conducen a la formación de nanopartículas mediante espectroscopía óptica in situ y mediciones de microscopía electrónica ex situ. Estos tres metales fueron elegidos porque sus óxidos exhiben volatilidades muy distintas.
"Es necesario comprender la química en fase gaseosa de las reacciones de recombinación para describir con precisión los patrones de condensación observados durante el enfriamiento rápido de una explosión nuclear, "Dijo Koroglu.
