Вопросы и ответы про рутений-106

На дополнительные вопросы читателей нашей газеты, появившихся после публикации статьи на сайте ТрВ-Наука, отвечает докт. хим. наук, зав. лабораторией радиоизотопного комплекса ИЯИ РАН Борис Жуйков. Беседовала Наталия Демина.

— Ваша статья о рутении-106, опубликованная на сайтах ТрВ-Наука и «Эха Москвы», вызвала большой интерес. Но в комментариях появилось много дополнительных вопросов, были и другие публикации, где эти проблемы подымались.

— Вопросов действительно у людей осталось много, они всплывали даже на крупнейшей конференции по изотопам (International conference on isotopes, 9ICI), проходившей недавно в Катаре.

— Давайте перейдем к этим вопросам. Вы утверждаете, что этот изотоп мог выделиться в результате какой-то нештатной ситуации в процессе переработки отработавшего ядерного топлива. Но во всех авариях на реакторах видели иод, стронций, цезий и изотопы других элементов. А здесь этого нет.

— Очевидно, характер аварии здесь был совершенно иной. Во-первых, это похоже не на выброс от работающего реактора, а выброс при переработке отработавшего ядерного топлива (ОЯТ). Поэтому здесь нет одного из самых опасных радионуклидов — также легколетучего иода-131, он давно распался (период полураспада — 8 дней). Вообще, не видны радионуклиды ни со слишком малым периодом полураспада — они распались, ни со слишком большим — их активность слишком мала, чтобы заметить. Возраст этих отходов, по оценкам, от полутора до нескольких лет. Согласно расчетам, уже через год I-131 должен иметь активность в 1013 раз меньше, чем Ru-106, а, например, долгоживущий I-129 (период полураспада — 16 млн лет) — в 4×106 раз меньше, чем Ru-106. Но, конечно, малые количества других радионуклидов всё же могут присутствовать еще и из других источников, которые всегда есть.

А во-вторых, и это очень важный момент, здесь нет оснований говорить, что был какой-то взрыв с выбросом продуктов, не столь летучих в воздухе, — стронция-90, цезия-137 и 134 и др.

— Но почему повышение активности рутения наблюдается в самых неожиданных местах, довольно далеко от места предполагаемого выброса? А прямо рядом с «Маяком», в г. Озерске, ни о каких сильных загрязнениях не сообщается. Возможно, загрязнения просто скрыли и там требовалась эвакуация?

Улетучивание рутения-106 при нагревании

Улетучивание рутения-106 при нагревании

— Вполне вероятно, что сильных загрязнений там и нет, если не было больших выбросов в виде радиоактивной пыли, как это обычно случается. И как раз в данной ситуации должно было произойти гораздо более широкое распространение радионуклида. Чтобы это объяснить, придется сделать небольшой экскурс в химию рутения. При нагревании на воздухе жидкой фазы — расплава в процессе остекловывания — или при кипячении водного раствора рутений выделяется в виде оксида RuO4.  (Именно так и получали чистый рутений-106 в Радиоинституте им. В.Г.Хлопина). Это соединение в макроколичествах довольно летуче даже при комнатной температуре (энтальпия сублимации всего 55 кДж/моль). Но в микроколичествах, при очень низких массовых концентрациях, что имеет место в данном случае, поведение соединений рутения сложнее.

Если по какой-то причине специальные фильтры не сработали, то этот газообразный продукт будет подниматься вверх по трубам и еще выше вместе с теплым воздухом. При понижении температуры наверху он будет адсорбироваться на различных аэрозольных частицах, которые всегда есть в воздухе. При этом тетраоксид RuO4 разлагается и переходит в не столь летучий диоксид — RuO2. Такая там химическая термодинамика сорбционного процесса (она совсем не описывается тривиальными представлениями «давление паров» и т. д.).

Если при этом не было никакого взрыва, большого выброса пыли, то сорбция будет происходить преимущественно на мелких аэрозольных частицах (размера порядка 1 мкм и ниже). Крупные частицы обычно выпадают быстро, а вот аэрозоли с мелкими частицами весьма устойчивы и могут перемещаться с потоками воздуха на большие расстояния.

— Но они всё же тоже могут выпадать на землю?

— Да, конечно, и это может происходить при разных обстоятельствах — например, при встрече воздушных потоков, завихрениях, перед горами (этим можно объяснить выпадания рутения-106 в Румынии, Италии — ветер в это время дул с Урала на юго-запад), а также при резком изменении температуры или просто вместе с осадками.

Неспециалисту это может показаться слишком сложным объяснением, но именно так и происходит. У меня ранее были работы по термохроматографии микроколичеств рутения в воздухе, аэрозольным транспортом тоже приходилось занимался.

— А другие элементы ведут себя не так?

— Совсем по-другому. Я систематически изучал летучесть микроколичеств практически всех элементов в потоке воздуха, это была важная часть моей докторской диссертации. Из продуктов деления урана с заметным выходом по активности при выдержке в несколько лет нет радиоизотопов других столь летучих элементов (есть только криптон-85, период полураспада 11 лет, но у него очень низкая радиотоксичность, практически нет гамма-излучения, он малозаметен и совсем не осаждается, а рассеивается в атмосфере). Даже ближайший аналог рутения — осмий, который тоже образует легколетучий тетраоксид, ведет себя несколько по-другому (но осмия всё равно нет в продуктах деления урана).

— Французский институт IRSN на основе моделирования предположил, что облако начало распространяться откуда-то между Волгой и Уралом, предположительно с Южного Урала. Но сообщают и об обнаружении активности в совершенно разных местах, например, в Санкт-Петербурге, теперь вот в Красноярске — совсем не по пути, как кажется.

— Есть еще одно обстоятельство, которое надо учитывать. Какие-то минимальные, не опасные выбросы радиоактивных веществ есть при работе любых ядерных и даже просто химических предприятий. И рядом с Санкт-Петербургом работает атомная электростанция, а под Красноярском ядерные отходы тоже перерабатывают. Чтобы установить, связана ли измеренная радиоактивность именно с данным выбросом, достаточно проверить, действительно ли там такой же спектр радионуклидов, т. е. довольно чистый рутений-106.

— Переработка ядерных отходов осуществляется на ПО «Маяк», но администрация всё отрицает. Даже приглашает журналистов и блогеров на «рутениевую экскурсию», чтобы люди приехали и сами ознакомились с ситуацией.

— Да, «Маяк» опровергает свою причастность. Но опровержение формулируется очень интересно: «На ПО „Маяк“ в 2017 году источники из рутения-106 не производились, превышения поступления радионуклидов со стороны предприятия в атмосферу не зарегистрировано. Радиационный фон в норме. Дополнительно сообщаем, что работы по выделению 106Ru из ОЯТ (и изготовлению на его основе источников ионизирующего излучения) на нашем предприятии не проводятся» [1].

Это всё вполне может быть правдой, но вовсе не опровергает того, что рутений-106 мог выделиться не при его специальном производстве или изготовлении источников, а при других процессах. Вот если бы они заявили, что «не проводились работы, связанные с нагреванием ОЯТ на воздухе». Но они такого не сказали. Вряд ли журналисты и блогеры смогут оценить состояние фильтров и расследовать, когда они менялись — до или уже после того, как рутений был зарегистрирован в атмосфере. Сам выброс произошел достаточно давно, может быть, в этом месте его следы уже и найти очень трудно.

— Там утверждают, что если бы был выброс, то датчики на трубах его бы зарегистрировали.

— Вовсе не обязательно. Дело в том, что это наверняка был не кратковременный выброс, а постепенное испарение в течении многих часов. Фон есть всегда, а в данном случае еще должен был постоянно улетучиваться и бета-активный криптон-85, от него все равно никуда не деться — это инертный газ (и выход его больше, чем рутения-106). И на этом фоне рутений-106 вполне мог быть не виден, запросто! А гамма-спектрометры на трубах обычно не ставят...

Да и найти рутений уже потом, после того, как он уже почти весь улетел, было бы трудно.

— Можно ли говорить, что «Маяк» — единственный подозреваемый?

— Нет, так говорить, наверное, нельзя. «Маяк» — главный подозреваемый, но другие источники на 100% пока не исключены. Подозрения в отношении «Маяка» основываются на двух официально известных обстоятельствах: на этом предприятии занимаются переработкой отработанного ядерного топлива, и, по данным IRSN, облако начало продвижение из этого района. Всякие свидетельства блогеров из Озёрска мы во внимание не берем — это неофициальные данные. Но еще есть не так далеко Димитровград, где несколько лет назад производили рутений-106 в небольших количествах для медицинских целей, есть Белоярская АЭС, Балаковская АЭС. В Казахстане существует уже давно неиспользуемый Семипалатинский ядерный полигон, а в г. Актау реактор был остановлен в 1999 году, и рутения-106 там не осталось, он распался. Есть переработка ОЯТ в Железногорске (Красноярский край), но это далеко. Далеко и Китай.

Чтобы разобраться абсолютно достоверно, надо создать независимую межведомственную комиссию со всеми полномочиями, а не приглашать экскурсантов. Эта комиссия должна проверить и другие возможные источники.

— Но всё же давайте рассмотрим альтернативные версии. Вот говорят, что рутений-106 мог использоваться для термоэлектрических источников в спутниках.

— Ну и что же, что мог? Но он сейчас не используется, по свидетельству проф. А. Б. Железнякова (это не самый подходящий изотоп для данных целей). А я уважаю мнение специалистов. И что-то никаких падений спутников, по данным МАГАТЭ, в этот период там не было. А фантазировать можно сколько угодно. Я не понимаю такую логику.

— В некоторых СМИ появился комментарий членкора РАН зав. кафедрой радиохимии МГУ Степана Калмыкова, в котором он предположил, что выбросы Ru-106 появились от медиков, которые используют аппликаторы с этим изотопом для терапии онкологических заболеваний. Не могли бы вы прокомментировать его слова?

— Что касается предположения, что этот рутений — от медиков, то это ошибка. По оценке ISRN (а других оценок просто нет), в воздух выброшено 100–300 ТБк рутения-106, или, в других единицах, — от 3 до 8 тыс. кюри. Глазные аппликаторы из серебра, содержащие рутений-106, которые, например, изготавливаются немецкой фирмой Eckert&Ziegler BEBIG, имеют активность 10–20 МБк, каждый — в отдельном контейнере, они все под учетом. То есть это надо было бы прокалить при температуре выше 960о С (температура плавления серебра) или растворить в азотке и тщательно прокипятить аппликаторы в количестве аж 10 млн шт., не меньше, причем бесконтрольно. Где столько пациентов с такими заболеваниями-то найти? Нет, это вообще не версия.

— А спутник?

— А это вообще какая-то странная версия, сродни той, как свалить всё на марсиан.

Никто о таких спутниках не слышал, никому не понятно, зачем там вообще использовать именно рутений-106, и никакие спутники не падали...

Ну, уж коли это стало официальной версией, наверняка какие-то «доказательства» теперь найдут, типа царапины на асфальте от марсиан.

— Можно ли сравнить данный выброс с Чернобыльской аварией, с Фукусимой?

— Нет, это вещи все-таки совершенно разного масштаба. Объем выбросов радиоактивности был примерно в 10 000 раз ниже, чем в Чернобыльской аварии, и в 100 раз ниже, чем на Фукусиме, но в нашем случае также более широкое рассеяние, что еще менее опасно.

— Звучит критика в ваш адрес, что вы недооцениваете радиационную опасность от этого инцидента. Тем более что сообщаются какие-то разные цифры о предельно допустимой концентрации (ПДК) рутения-106…

— Есть данные Росгидромета. Серьезных оснований, что они на порядки отличаются от действительных, нет, хотя неточности в несколько раз я допускаю. Если бы активность там была на порядки выше, то это и за рубежом бы почувствовали. Это максимальные значения, а среднегодовые будут еще во много раз ниже.

Есть современные действующие нормы радиационной безопасности НРБ-ОСП, они в открытом доступе. Действительно, в них имеется некоторая неопределенность: среднегодовая ПДК в случае рутения-106 разная для различных химических форм рутения и разных категорий населения: например, для лиц категории А (профессионалов) для тетраоксида рутения ПДК — 440 Бк/м3, для других оксидов и металла — 310 Бк/м3, для лиц категории Б — всего населения — 4,4 Бк/м3 для всех химических форм. Но это всё не так уж принципиально, потому что реальные измеренные в воздухе концентрации рутения-106 — на порядки ниже. И вообще, более корректно ориентироваться не на ПДК, а сколько радионуклида поступило в организм, — я такие оценки давал в статье. Получается, что в данном конкретном случае это все действительно безопасно.

— Как вы думаете, согласились бы с вашими словами о безопасности те, кто живет возле производства, виновного в выбросе? Легко говорить, когда вы живете далеко от места аварии.

— Я сам много лет жил и работал в Дубне, а теперь работаю в Троицке и имею дело с активностями на ускорителе, которые во много раз превышают то, что имеют жители того же Озерска, да и квартира, где живут внуки, рядом. Но это действительно безопасно, и у нас всё находится под жестким контролем. Я и мои сотрудники в нашем институте делаем, между прочим, радиоизотопы для медицинской диагностики и терапии, миллионы пациентов были продиагностированы и вылечены с использованием наших технологий.

Вообще, не надо пугаться радиоактивности, а надо считать и реально и количественно оценивать опасность. Не ходите же вы с броневым щитом на голове, чтобы уберечься от метеорита. Зачастую дозы пациентов при радиоизотопной диагностике ниже, чем при обычном рентгене. А результат — несравнимо лучше.

Еще раз повторяю, дело не в самом наличии радиации, а в ее уровне. Теория гормезиса — то, что радиация в малых дозах полезна, — действительно остается спорной, просто мало данных. Но что точно известно — при дозе ниже 10 бэр (бэр — биологический эквивалент рентгена), т. е.  0,1 Зв, никакого увеличения онкологических заболеваний нет. А это очень приличная доза. Вот и в Озёрске — на фоне того, что они имели и имеют, последний случай уже мало кого волнует, и никакой паники нет. Но радиоактивность не терпит дилетантизма: всё должно быть под строгим контролем независимых и честных специалистов — тогда всё будет нормально. Но к сожалению, так бывает не всегда, причем во всех областях деятельности.

Борис Жуйков
Беседовала Наталия Демина

1. rg.ru/2017/11/21/reg-urfo/po-maiak-istochnik-vybrosa-ruteniia-106-sleduet-iskat-ne-v-rossii.html

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Связанные статьи

Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (10 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Загрузка...
 
 

Метки: , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

 

10 комментариев

  • Андрей Девяткин:

    Спасибо! Вот именно этих подробностей и не хватало в первоначальной статье. Теперь картина произошедшего ещё более отчётливая.

  • Вы пишете: «При понижении температуры наверху он будет адсорбироваться на различных аэрозольных частицах, которые всегда есть в воздухе. При этом тетраоксид RuO4 разлагается и переходит в не столь летучий диоксид — RuO2.»

    Мне это кажется странным. Я понимаю, что молекула, устойчивая при низких температурах, может выделить кислород при нагревании. Так ведёт себя марганцовка и так ведёт себя бертолетова соль.

    Я не понимаю, как тетраоксид рутения может делать наоборот. Почему понижение температуры ускоряет, а не замедляет диссориацию молекулу тетраоксида на две молекулы?

    Мне кажется, что это противоречит фундаментальным принципам химии, статистической физики и квантовой механики. Это как если бы паровой котёл был устойчив при высокой температуре и взорвался бы после того, как остыл. Каковы энергии связи задействованных молекул?

    Я имею в виду RuO4 , RuO2 и О2...

    • Борис:

      Это энтропийный эффект. Все достаточно точно просчитывается и совпадает с экспериментом... Только не надо путать устойчивость твердых и газообразных соединений — это совсем разные вещи. Испарение с образованием RuO4 можно посмотреть в монографии Казенас Е.К., Чижиков Д.М. Давление и состав пара над окислами химических элементов. М.: Наука, 1976. Осаждение — микроколичеств в процессе термохроматографии — в моих работах. Но этим надо заниматься, чтобы понимать.

    • paulkorry:

      Скорее всего, он просто восстанавливается на этих частицах, ему там есть что окислить.

  • Кириллиум:

    Коллеги, подскажите, пожалуйста! Для статьи в не-научном журнале, чтобы избежать безграмотной чепухи :) количественную оценку выброса в беккерелях для сравнения с Чернобылем и Фукусимой как правильно назвать: мощность, объём и как? Спасибо!

  • T^Im:

    Важное поясняющее дополнение к «спутнику».

    Бета распад рутения-106 можно использовать в бетавольтаических источниках, но получающийся короткоживущий родий-106 быстро распадается с излучением «вредного» гамма кванта. Поэтому это не самый удачный изотоп для бетавольтаики. Период полураспада рутения-106 чуть больше года (т.е. активность каждый год «половинится») — поэтому это неудачный вариант для подавляющего большинства спутников, срок службы которых составляет годы.

    Еще важно прикинуть массу рутения-106. 200ТБк (среднее по моделированию) это примерно 1,6 г рутения-106. Если спутник до падения пролетал 10 лет, то на старте должно было быть 1,6*2^10 = 1,6 кг рутения-106 (никто столько этого рутения никогда не выделял).

    Если допустить, что рутений образовался в летавших на спутниках РИТЕГАХ при самопроизвольном делении плутония-208, то для получения суммарно 1,6 г рутения-106 понадобятся более сотни тонн плутония-208 (если вероятность деления плутония 2*10-7 % и выход рутения-106 в продуктах деления 0,4%), а если считать равновесное количество — то плутония нужно будет еще на порядки больше.

  • Pashenko-Ecolog:

    ======= ====

    www.proza.ru/2017/12/09/493

    ======== =

    Бесхозные радиоактивные спутники...

    Пащенко Эколог

    ===== ===========

    гулял ночью с собаками — поднял голову к звездам ... а... а там куча бесхозных спутников носится и падают ... и все радиоактивные...

    СПАСИБО КОМИССИИ УЧЕНЫХ — ВСЁ СТАЛО ЯСНО...

    \\\ \\\

    ХОРОШО В СТРАНЕ

    еще советской

    жить

    нашим всем

    учёным

    не приходится

    тужить

    только мне

    на голову

    сыпется дерьмо

    свалки вывел

    в Космом —

    отвечайте

    КТО?

    правда за

    минуту

    я могу в компе

    поменять все

    данные

    даж

    на МАЯКЕ

    только если

    мыслить

    прямо как

    Генштаб

    кто-то

    бомбу новую

    сделал

    прост так...

    ========= ==========

    По словам главного специалиста отдела радиационной, промышленной безопасности, охраны труда и окружающей среды службы генерального инспектора Росатома Вячеслава Усольцева, фальсификация данных систем мониторинга на «Маяке» с целью скрыть возможный выброс рутения-106 невозможна. По его словам, чтобы фальсифицировать данные мониторинга, необходимо за пять дней изменить 30 тысяч показаний по одной точке.

  • Андрей Девяткин:

    Поправьте, если она есть, ошибку в такой логике: 100 ТБк (2700 Ки) с учётом дозового коэффициента Ru-106 (НРБ99/2009 приложение 2) это 2,8 МЗв, огромное значение. Угроза вреда здоровью нейтрализуется только тем, что все эти мегазиверты через вентиляционную 150-метровую трубу и дальше с тёплым воздухом отправились куда-то на километровую высоту и там рассеялись в огромном объёме воздуха, так?

  • Андрей Девяткин:

    А вот ещё есть информация, что в Мордовии, в Саранске в пробах выпадений за 3-4 октября суммарная активность превысила фон в 12 раз и в итоге был обнаружен изотоп тория (какой именно не уточняется). Этот торий мог быть результатом той же самой утечки, что и рутений-106?

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Недопустимы спам, оскорбления. Желательно подписываться реальным именем. Аватары - через gravatar.com