Загадка выброса рутения-106 раскрыта?

Наталия Демина

Наталия Демина

См. также предыдущие материалы на эту тему: «Откуда мог взяться рутений», «Необходима независимая комиссия» (выводы Б. Жуйкова на конец 2017 года)Загадочный рутений (репортаж о пресс-конференции «Росатома» и представителя «Маяка»)ответы Бориса Жуйкова на новые вопросы читателей газеты. 

Нет ничего тайного, что не становилось бы со временем явным. 2 февраля 2018 года французская газета Le Figaro опубликовала итоги расследования утечки рутения-106 [1]. Ссылаясь на мнение французских физиков-ядерщиков, газета выдвинула версию, что источником выброса было все-таки ПО «Маяк», но произошло это в результате выполнения работ по контракту, связанному с зарубежным научно-исследовательским экспериментом.

Статья в "Фигаро"

Ставит ли статья в"Фигаро" точку в деле о выбросе рутения?

По информации «Фигаро», на «Маяке» производили выделение церия-144 по заказу французского Комиссариата по атомной и альтернативным видам энергии (Commissariat à l’énergie atomique et auxénergies alternatives, CEA) и итальянского Национального института ядерной физики (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, INFN).

Два института получили в 2012 году гранты общим размером 5 млн евро от Европейского совета по исследованиям (European Research Council, ERC) для проведения нового эксперимента с уже существующим высокочувствительным детектором «Борексино» (Borexino), с помощью которого ранее изучались солнечные нейтрино и антинейтрино из земных недр, в подземной лаборатории в горном массиве Гран-Сассо (Италия). Реализация проекта должна была начаться в 2017 году и завершиться через два года; возможно, это открыло бы новую эру в физике элементарных частиц и космологии [2]. В проекте принимали участие российские ученые из ведущих научных центров.

Для проекта SOX (Short Distance Neutrino Oscillations with boreXino) понадобился искусственный источник антинейтрино — радионуклид церия-144, за производство которого взялся «Маяк». По-видимому, эксперимент закончился неудачей. Возможно, выбросы рутения-106 в конце сентября 2017 года как раз и связаны с проведением этих работ.

Известные факты таковы. 1 февраля 2018 года проект SOX был прекращен «в связи с невозможностью произвести радиоактивный источник с требуемыми характеристиками» [3]. В пресс-релизе проекта отмечается, что в декабре 2017 года «Маяк» заявил, что не сможет произвести радионуклид церия-144 нужного качества и количества, который бы сыграл определяющую роль в проекте SOX.

Буквально за два дня до этого, 31 января 2018 года, в Институте проблем безопасного развития ядерной энергетики РАН (ИБРАЭ РАН) состоялось первое заседание Международной независимой комиссии по изучению проблемы появления изотопа Ru-106 в Европе в сентябре-октябре 2017 года.

К участию в этой комиссии были привлечены ведущие специалисты по радиационной безопасности, как российские, так и зарубежные. В частности, в работе принимают участие эксперты из французской и немецкой служб радиоконтроля (ISRN и BFS). Они первыми в октябре 2017 года сообщили о выявлении утечки рутения и представили модельные расчеты, указывающие на источник выброса.

Ранее на основе компьютерного моделирования французские эксперты предположили, что радиоактивный выброс произошел на территории России — где-то между Волгой и Уралом, а количество рутения-106 в точке выброса — от 100 до 300 терабеккерелей (ТБк). Немецкие специалисты, в свою очередь, предположили, что выброс случился где-то на южном Урале, оговорившись, впрочем, что это могло произойти и где-то еще на юге России или в Казахстане. Одним из главных подозреваемых в утечке стало производственное объединение «Маяк», которое находится на южном Урале.

Первые итоги работы международной комиссии опубликованы в пресс-релизе на сайте ИБРАЭ РАН, ставшем, по-видимому, итогом длительных дискуссий и компромиссов. Комиссия отметила, что, исходя из имеющихся данных, исключаются какие-либо последствия для здоровья населения. Гипотеза о «медицинском» происхождении Ru-106 — как медицинского, терапевтического источника — практически исключена (о версии про спутник ничего не сказано — впрочем, и ее раньше отвергло МАГАТЭ).

С сайта ibrae.ac.ru

Международная комиссия по рутению опубликовала первые выводы. С сайта ibrae.ac.ru

Комиссия на основе измерений, проведенных в России и других европейских странах, сделала вывод о том, что суммарная активность Ru-106, обнаруженная в воздухе в период с конца сентября до начала октября 2017 года, составляет порядка 100 ТБк. Модельные расчеты, выполненные в разных странах, согласуются друг с другом, однако из-за больших неопределенностей в настоящее время нет возможности сделать вывод о точном местонахождении рутениевого источника.

В заключении комиссии отмечается, что в некоторых странах в Ru-106 была обнаружена небольшая примесь Ru-103. Соотношение активности Ru-106/Ru-103 было одинаковым и соответствовало величине, характерной для относительно свежего отработавшего ядерного топлива.

Международная комиссия также решила, что требуется собрать и проверить все имеющиеся данные, сформировать единую базу данных и оценить качество этих данных. Эксперты обратятся в Росгидромет с просьбой предоставить данные по местным метеорологическим условиям и дополнительные данные по измерениям проб выпадений. Будут проведены и дополнительные измерения в точках, находящихся выше (по отношению к направлению ветра) тех мест, где был обнаружен Ru-106 в Челябинской области. Комиссия также посчитала полезным получить измерения из Румынии по выпадениям Ru-106 ввиду обнаруженных там больших значений активности Ru-106.

«По данным „Росгидромета“, в конце сентября в Челябинской области наблюдался специфический атмосферный феномен нисходящей циркуляции воздушного потока. Комиссия считает, что эти данные должны быть приняты во внимание для дальнейшего рассмотрения», — отмечается в заявлении. В решении подчеркивается, что «на объектах ФГУП ПО „Маяк“ и ГНЦ НИИАР в Димитровграде Ростехнадзор провел инспекции, охватывающие период с августа по ноябрь 2017 года, которые не выявили никаких отклонений от нормальных технологических процессов».

Комиссия приняла решение работать открыто и информировать общественность о полученных результатах и выводах, а свое следующее заседание проведет 11 апреля 2018 года в Москве [4, 5]. Впрочем, пока особой открытости не видно, и журналисты добывают дополнительную информацию окольными путями.

Еще раз повторим, что нет никаких оснований говорить, что выброс рутения-106 представлял реальную угрозу для населения или даже персонала. Проблема совершенно в другом: вызывает серьезную тревогу то, как наши официальные органы реагируют на такого рода инциденты и информируют о них российскую и международную общественность.

Выводы французских экспертов о ситуации с рутением-106

6 февраля 2018 года на сайте IRSN (Института ядерной и радиационной безопасности Франции) был опубликован доклад с результатами расследования происхождения рутения-106, обнаруженного во Франции и других странах Европы [1]. В преамбуле говорится, что доклад был представлен 31 января на первом заседании международной комиссии, о которой говорилось выше. Стоит отметить, что доклад сделан на хорошем профессиональном уровне. Выводы вполне обоснованны, изложены корректно и достаточно осторожно.

Ничего подобного российская сторона не представила, по крайней мере, для публичного рассмотрения.

В докладе можно отметить следующие важные моменты.

  1. Наблюдавшиеся концентрации рутения-106 не должны оказывать какого-либо воздействия на здоровье людей и окружающую среду. Но тот факт, что радионуклид был выявлен на такой обширной территории, говорит о том, что активность в выбросе была весьма высокой (стр. 1).
  2. Выброс наиболее значительной части активности, 100–300 ТБк (триллионов беккерелей), мог происходить между 25 и 28 сентября 2017 года и продолжаться не более 24 часов (стр. 10).
  3. Для многих точек наблюдения период пробоотбора превышал время, в течение которого рутений присутствовал в атмосфере. С учетом этого фактора отмечен снижающийся градиент концентрации рутения с востока на запад. Первые наблюдения Ru-106 были зафиксированы в России 23 сентября в Кыштыме, 25 сентября в Аргаяше и 26 сентября в Бугульме, в районе Дёма (Уфа), в Метлино и Новогорном (табл. 2 на стр.7). Все перечисленные станции расположены на юге Урала. Данные осаждения являются самыми высокими по активности из всех измерений (стр. 6). В других странах (в частности, в Румынии) с учетом коррекции концентрации Ru-106 были ниже (рис. 3 на стр. 5), и там Ru-106 был обнаружен позднее. Таким образом, гипотетический выброс с территории Западной Европы маловероятен (рис. 5 на стр. 9).
  4. Компьютерное моделирование на основе метеорологических данных показало, что радиоактивность, выделившаяся на южном Урале, могла широко распространиться по всей Европе и далее (рис. 6 на стр. 11–12).
  5. Образование газообразного RuO4 возможно в определенных условиях при температуре выше 100 °С и значительно усиливается при температуре выше 120 °С. Это может произойти во время обычного остекловывания растворов, содержащих продукты деления. Поэтому при проведении этого процесса требуются особые меры: использование специальных добавок, специальная очистка технологических газов и т. д. Однако выделение RuO4 может также случиться при недостаточном охлаждении раствора, содержащего продукты деления. Такой аварийный сценарий может произойти как в ходе процессов, связанных с переработкой топлива, так и в ходе изготовления источников из растворов, содержащих продукты деления. Причем газообразный RuO4 не будет улавливаться воздушными фильтрами, в то время как другие радионуклиды (цезий, стронций и т. д.) будут эффективно улавливаться такими фильтрами. Этим объясняется тот факт, что рутений — единственный радионуклид, присутствующий в выбросах при такой аварийной ситуации (стр. 14).
  6. Гипотеза о происхождении рутения-106 из медицинских источников нереалистична. Источники такого типа имеют активность от нескольких МБк (мегабеккерелей) до нескольких десятков МБк каждый, и нет никаких сведений о медицинских источниках другого типа (стр. 13) (выделившая активность — от 100 до 300 ТБк).
  7. Гипотеза о выделении рутения на большой высоте (например, в результате разрушения спутника) нереалистична по нескольким причинам: такие радиоизотопные термоэлектрические генераторы вообще не используют на спутниках; в этом случае не присутствовала бы примесь короткоживущего изотопа рутений-103; в случае падения спутника вертикальное и горизонтальное распределение рутения-106 в атмосфере было бы совершенно иным (стр. 18).
  8. Единственная правдоподобная гипотеза указывает в качестве причины появления рутения-106 в атмосфере процесс переработки облученного топлива (включая изготовление из него источников) (стр. 15).
  9. Обнаруженное содержание рутения-103 (в среднем в 4000 раз меньшее, чем содержание рутения-106) говорит о том, что выдержка ОЯТ перед переработкой составила малое количество лет (стр. 17) — наиболее вероятно, порядка двух лет (стр. 16). Это вполне возможно при производстве радиоактивных источников. Во Франции выдержка ОЯТ составляет 7–10 лет.
  10. Особую важность представляет анализ производства церия-144 для изготовления источника высокой активности, которое планировалось провести на ПО «Маяк» в 2017 году (стр. 17).

Наталия Демина

«Версия выглядит вполне реальной и многое объясняет»

Борис Жуйков (фото И. Соловья)

За комментариями к событиям, связанным с расследованием, мы обратились к зав. лабораторией радиоизотопного комплекса Института ядерных исследований РАН Борису Жуйкову.

Версия о происхождении рутения-106, выдвинутая в недавней публикации «Фигаро» [1], выглядит вполне реальной и многое объясняет. Эта версия состоит в том, что рутений-106 выделился в процессе получения на ПО «Маяк» радионуклида церий-144 (период полураспада — 285 дней) для изготовления на его основе источника антинейтрино. Источник был необходим для дорогого и важного совместного французско-итальянского эксперимента в Гран-Сассо (Италия) [2].

Уже давно ясно, что зарегистрированные выбросы рутения-106 могут быть связаны только с переработкой довольно значительного объема отработавшего ядерного топлива (ОЯТ). Гипотезы о происхождении такого большого количества рутения-106 — разрушение медицинских источников или разрушение спутника — выглядят совершенно нереальными. Как мы писали раньше [6], «весьма вероятно, что данный выброс рутения-106 произошел от переработки недостаточно выдержанного ОЯТ (1,5–7 лет) или из технологических растворов (рафинатов), образующихся в процессе переработки ОЯТ».

Но в недавнем сообщении международной комиссии [4, 5] говорится, что наряду с рутением-106 в выбросах обнаружено некоторое количество также более короткоживущего изотопа рутений-103. По мнению представителей российской стороны, это говорит о том, что выброс не мог произойти в «Маяке», так как выдержка ОЯТ перед переработкой составляет около 6 лет или больше, и рутений-103 за это время полностью бы распался.

Действительно, на ПО «Маяк» регулярно осуществляют переработку хорошо выдержанных ОЯТ в печи остекловывания. В процессе технологии может выделяться чистый рутений-106 в виде легколетучего оксида RuO4. С целью предотвращения этого в печь вводят меломассу — вещество, восстанавливающее рутений до более низкого валентного состояния, что подавляет его летучесть.

Кроме того, в технологии переработки предусмотрен специальный модуль для улавливания RuO4 на сорбенте. Всё, конечно, может случиться, но выглядело бы достаточно странно, если и ОЯТ перед переработкой не были достаточно выдержаны, и восстановитель не ввели, и модуль для поглощения RuO4 не сработал. Ведь технология считается отработанной: высококвалифицированные специалисты из «Маяка», Всероссийского НИИ неорганических материалов им. А. А. Бочвара и других институтов много лет трудились над ее отладкой.

Другое дело, когда проводится специальная, нестандартная переработка. Радионуклид церий-144 получали из ОЯТ давно, но в данном случае был нужен новый технологический уровень. Во-первых, требовалось большое количество этого радионуклида, а во-вторых, требовалось получить продукт из относительно свежего ОЯТ. Дело в том, что если брать для переработки старое отработавшее топливо, то в полученном церии-144 будет много стабильных изотопов церий-140, церий-142 и других примесей, и источник не получится компактным. Тогда понятно, почему в данном случае перерабатывалось ОЯТ с меньшей выдержкой.

Химическая технология выделения церия-144 из ОЯТ, в принципе, известна. Как правило, из водных кислотных растворов ОЯТ извлекают церий, переводя его в четырехвалентное состояние Се+4. Для этого в водный раствор вводят различные окислители. Но тогда одновременно может образовываться RuO4, который легколетуч, а восстановитель (как в процессе остекловывания) вводить нельзя — иначе таким путем не удастся извлечь церий. Если при этом водные растворы будут нагреваться, то рутений полетит.

На выходе вентиляции «горячих» камер, где обычно проводят переработку, безусловно, имеются фильтры, но если это всего лишь обычные аэрозольные фильтры, а не специальный сорбент для RuO4 (как в печи остекловывания), то они не поглотят рутений-106 полностью. В сообщении французских ученых говорится, что для получения искомого количества церия-144 (а это сотни тысяч кюри) требовалось переработать несколько тонн ОЯТ, но всё сделать не удалось. По порядку величины это вполне соответствует оценке количества рутения-106, наблюдавшегося в выбросе, — 100–300 терабеккерелей (3000–8000 кюри) с учетом разницы в выходах, периодах полураспада и того, что не весь рутений, конечно, улетел. Так что всё, в принципе, выглядит реальным.

Дальше, чтобы подтвердить или опровергнуть эту возможность, надо подробно проанализировать технологию выделения церия-144 и условия ее осуществления. 

Борис Жуйков

1. www.lefigaro.fr/sciences/2018/02/02/01008-20180202ARTFIG00327-ruthenium-le-scenario-de-l-accident.php

2. web.ge.infn.it/sox/

3. www.lngs.infn.it/en/news/sox-project-is-cancelled-february-1-2018

4. Пресс-релиз на англ. языке en.ibrae.ac.ru/newstext/883/

5. Пресс-релиз на русском языке ibrae.ac.ru/newstext/883/

6. Жуйков Б. «Необходима независимая комиссия» // ТрВ-Наука, № 244 от 19 декабря 2017 года

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

Связанные статьи

Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (8 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Загрузка...
 
 

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

 

9 комментариев

  • Сергей:

    В принципе решить «загадку» мог бы ...ОЯБ Балаковской АЭС.

    «На сентябрь—октябрь 2017 года запланирован опытный вывоз ОЯТ ВВЭР-1000 с Балаковской АЭС на ФГУП «ПО «Маяк» в ТУК-141О, после чего ТУК-141О может быть внедрен на всех действующих энергоблоках АЭС ВВЭР-1000.»http://www.ng.ru/ng_energiya/2017-05-16/15_6988_container.html

    Характеристики ТУК-1410 позволяют сократить время выдержки в БВ на АЭС.Вопрос за малым -будет предоставлена информация?

  • Не важно:

    «Меломассу» — мелассу же.

  • И:

    К участию в этой комиссии были привлечены ведущие сотрудники, занимающиеся радиационной безопасностью, как из России, так и из-за рубежа. В частности, в работе принимают участие эксперты из французской и немецкой служб радиоконтроля (ISRN и BFS). Они первые в октябре 2018 года

    Октябрь 2018 ещё не наступил

  • Евгений:

    Ошибка в ссылке на пресс-релиз ИБРАЭ

    Вот правильная ссылка на пресс-релиз на русском языке: ibrae.ac.ru/newstext/885/

  • yellowknife:

    Моделирование обратного переноса для будапешта за сутки с 290917

    photos.app.goo.gl/gIcT3C7x3SCZ8Vjl2

  • Alex:

    Вы лучше скажите на какую дату намечается очередной «эксперимент» с участием «высококвалифицированных» россиянских ученых, чтобы можно было вовремя свалить из этой [...].

Добавить комментарий

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

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