Je odhalená hádanka ruténium-106?

Je odhalená hádanka ruténium-106?

Natalia Demina, Boris Žukov
"Trinity Option" № 3 (247), 13. februára 2018

Natalia Demina

Natalia Demina

Pozri tiež predchádzajúce materiály na túto tému: "Odkiaľ môže pochádzať ruténium", "Je potrebná nezávislá komisia" (závery B. Žuikova na konci roku 2017), "Tajomné ruténium" (správa z tlačovej konferencie Rosatom a zástupca "Mayak" ), odpovede Borisa Žuikova na nové otázky čitateľov novín.

Nie je nič tajomného, ​​ktoré by sa časom nestalo zrejmé. 2. februára 2018 francúzske noviny Le figaro publikovali výsledky skúmania úniku ruténium-106 [1]. Odvolávajúc sa na názory francúzskych jadrových fyzikov, noviny predložili verziu, že zdrojom prepustenia bol napokon Mayak, ale stalo sa to v dôsledku výkonu práce na základe zmluvy spojenej so zahraničným vedeckým výskumom.

Uvádza článok v Le Figaro koniec uvoľnenia ruténium?

Podľa Figararu v Mayaku bol výrobok cerium-144 vyrobený na základe príkazu francúzskeho komisára pre atómovú a alternatívnu energiu (CEA) a Talianskeho národného inštitútu jadrovej fyziky (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare , INFN).

V roku 2012 získali dva inštitúty granty vo výške 5 miliónov eur od Európskej rady pre výskum (European ResearchRada, ERC) uskutočniť nový experiment s už existujúcim vysoko citlivým detektorom "Borexino" (Borexino), pomocou ktorého boli predtým študované slnečné neutríny a antineutrín z vnútrozemia v podzemnej laboratóriu v pohorí Gran Sasso (Taliansko). Projekt mal začať v roku 2017 a mal by byť dokončený za dva roky; možno by to otvorilo novú éru vo fyzike častíc a kozmológii [2]. Projekt sa týkal ruských vedcov z popredných výskumných centier.

Pri projekte SOX (kmitočtové neutrinočné oscilácie s boreXino) bol potrebný umelý zdroj antineutrínu – radionuklid cerium-144, ktorý vyrábal Mayak. Zdá sa, že experiment skončil neúspechom. Je možné, že emisie ruténia-106 ku koncu septembra 2017 sú presne spojené s priebehom týchto prác.

Známe fakty sú nasledovné. 1. februára 2018 bol projekt SOX ukončen "kvôli neschopnosti vyrobiť rádioaktívny zdroj s požadovanými vlastnosťami" [3]. V tlačovej správe o projekte je potrebné poznamenať, že v decembri 2017 Mayak oznámil, že nebude schopný vyrábať rádionuklid cerium-144 požadovanej kvality a množstva, čo by zohralo rozhodujúcu úlohu v projekte SOX.

Doslova dva dni pred 31. januárom 2018 sa v septembri až októbri 2017 uskutočnilo prvé stretnutie Medzinárodnej nezávislej komisie, ktorá sa zaoberala štúdiom vzniku izotopu Ru-106 v Európe v Ústave pre problémy bezpečného rozvoja jadrovej energie ruskej akadémie vied (IBRAE RAS).

Vedúci odborníci na radiačnú bezpečnosť, ruský aj zahraničný, sa podieľali na tejto komisii. Zúčastňujú sa najmä odborníci z francúzskej a nemeckej monitorovacej služby (ISRN a BFS). V októbri 2017 boli prvými, ktorí nahlásili zistenie úniku rutenia a poskytli modelové výpočty, ktoré označili zdroj uvoľňovania.

Predtým na základe počítačových simulácií uviedli francúzski experti, že rádioaktívne uvoľňovanie sa vyskytlo v Rusku – niekde medzi Volgou a Uralom a množstvo ruténium-106 v mieste uvoľnenia bolo od 100 do 300 terabekkerelov (TBk). Nemeckí odborníci na druhej strane navrhli, aby sa prepustenie uskutočnilo niekde v južnej časti Uralu, avšak urobili výhradu, že sa to mohlo stať niekde inde na juhu Ruska alebo v Kazachstane. Jedným z hlavných podozrivých z úniku bol výrobný zväz "Mayak", ktorý sa nachádza v južnej časti Uralu.

Prvé výsledky práce medzinárodnej komisie boli uverejnené v tlačovej správe na internetovej stránke IBRAE RAN, ktorá sa očividne stala výsledkom zdĺhavých diskusií a kompromisov. Komisia poznamenala, že na základe dostupných údajov sú vylúčené akékoľvek dôsledky pre verejné zdravie. Hypotéza o "lekárskom" pôvode Ru-106 ako lekárskeho a terapeutického zdroja je prakticky nemožná (o satelitnej verzii sa nič nehovorilo – to však predtým odmietla MAAE).

Medzinárodná ruténiová komisia uverejnila prvé zistenia. Z lokality ibrae.ac.ru

Komisia na základe meraní uskutočnených v Rusku a ďalších európskych krajinách dospela k záveru, že celková aktivita Ru-106, zistená vo vzduchu od konca septembra do začiatku októbra 2017, je približne 100 TBq. Modelové výpočty vykonávané v rôznych krajinách sú navzájom konzistentné, ale vzhľadom na veľké neistoty nie je možné v súčasnosti dospieť k záveru o presnom umiestnení zdroja ruténia.

Na záver komisie je potrebné poznamenať, že v niektorých krajinách sa v Ru-106 našla malá zmes Ru-103. Pomer aktivity Ru-106 / Ru-103 bol rovnaký a zodpovedal charakteristike relatívne čerstvého vyhoreného jadrového paliva.

Medzinárodná komisia tiež rozhodla, že je potrebné zhromaždiť a overiť všetky dostupné údaje, tvoriť jednu databázu a posúdiť kvalitu týchto údajov. Odborníci sa obrátia na spoločnosť Roshydromet so žiadosťou o poskytnutie údajov o miestnych meteorologických podmienkach a ďalších údajoch o meraniach vzoriek ukladania. Ďalšie merania sa vykonajú v bodoch nad (vzhľadom na smer vetra) tých miest, kde sa Ru-106 našiel v Čeljabinsku. Komisia tiež považovala za užitočné získať merania z Rumunska o spádoch Ru-106 kvôli veľkým hodnotám aktivity Ru-106, ktoré sa tam nachádzajú.

"Podľa Rosgidrometu sa na konci septembra v regióne Čeljabinsk pozoroval špecifický atmosférický jav klesajúceho prúdenia vzduchu, ktorý sa domnieva, že tieto údaje by sa mali zohľadniť pri ďalšom zvažovaní" uviedol vo vyhlásení. Toto rozhodnutie zdôrazňuje "Rostechnadzor vykonal inšpekcie v zariadeniach Federálneho štátneho jednotného podniku PO Mayak a SSC RIAR v Dimitrovgrad, ktoré pokrývajú obdobie od augusta do novembra 2017, ktoré neodhalilo žiadne odchýlky od bežných technologických procesov."

Komisia sa rozhodla otvorene pracovať a informovať verejnosť o výsledkoch a záveroch a uskutoční svoju ďalšiu schôdzu 11. apríla 2018 v Moskve [4, 5]. Aj keď osobitná otvorenosť nie je viditeľná a novinári dostanú ďalšie informácie kruhovým objavením.

Opäť nie je dôvod povedať, že uvoľňovanie ruténium-106 bolo skutočnou hrozbou pre verejnosť alebo dokonca pre personál. Problém je úplne iný: ide o vážnu obavu o to, ako naše oficiálne orgány reagujú na takéto incidenty a informujú o nich ruskú a medzinárodnú verejnosť.

Závery francúzskych expertov o situácii s ruténium-106

6. februára 2018 bola na internetovej stránke IRSN (Inštitút pre jadrovú a radiačnú bezpečnosť Francúzska) zverejnená správa s výsledkami vyšetrovania pôvodu ruténium-106 vo Francúzsku a ďalších európskych krajinách [1]. V preambule sa uvádza, že správa bola predložená 31. januára na prvom zasadnutí medzinárodnej komisie uvedenej vyššie. Stojí za zmienku, že správa bola vypracovaná na dobrej profesionálnej úrovni. Závery sú celkom primerané, správne a starostlivo stanovené.

Ruská strana nepredložila nič z toho, aspoň z verejného hľadiska.

V správe je možné uviesť nasledujúce dôležité body.

  1. Pozorované koncentrácie ruténium-106 by nemali mať vplyv na ľudské zdravie a životné prostredie. Ale skutočnosť, že rádionuklid bol detekovaný na takom rozsiahlom území, naznačuje, že aktivita uvoľňovania bola veľmi vysoká (s.
  2. Uvoľňovanie najvýznamnejšej časti aktivity, 100 až 300 TBq (trilión becquerelu), sa môže vyskytnúť v období od 25. do 28. septembra 2017 a trvá maximálne 24 hodín (str. 10).
  3. Pri mnohých pozorovacích bodoch doba odberu prekročila dobu, počas ktorej bol ruténium prítomný v atmosfére. Vzhľadom na tento faktor je zaznamenaný klesajúci gradient koncentrácie ruténia z východu na západ. Prvé pozorovania Ru-106 boli zaznamenané v Rusku 23. septembra v Kyshtym, 25. septembra v Argayash a 26. septembra v Bugulme, v oblasti Dema (Ufa), v Metlino a Novogorny (tabuľka 2 na strane 7). Všetky uvedené stanice sú umiestnené na juhu krajiny Ural. Tieto depozície sú najvyššie pri činnosti všetkých meraní (str. 6). V iných krajinách (najmä v Rumunsku), s ohľadom na korekciu, boli koncentrácie Ru-106 nižšie (obrázok 3 na strane 5) a tu bol neskôr objavený Ru-106.Preto je nepravdepodobné hypotetické uvoľnenie z územia západnej Európy (obrázok 5 na strane 9).
  4. Počítačové simulácie založené na meteorologických údajoch ukázali, že rádioaktivita uvoľnená v južnej časti Uralu sa mohla rozšíriť v celej Európe aj mimo nej (obrázok 6 na str. 11-12).
  5. Tvorba plynného RuO4 možné za určitých podmienok pri teplotách nad 100 ° C a výrazne sa zvýšili pri teplotách nad 120 ° C. Môže sa to vyskytnúť počas normálnej vitrifikácie roztokov obsahujúcich štiepne produkty. Pri vykonávaní tohto procesu sa preto vyžadujú špeciálne opatrenia: používanie špeciálnych prísad, špeciálne čistenie procesných plynov atď. Avšak výber RuO4 Môže sa vyskytnúť aj vtedy, ak roztok obsahujúci štiepne produkty nie je dostatočne ochladený. Takýto núdzový scenár sa môže vyskytnúť tak počas procesov spojených so spracovaním paliva, ako aj počas výroby zdrojov z roztokov obsahujúcich štiepne produkty. A plynný RuO4 nebudú zachytávané vzduchovými filtrami, zatiaľ čo iné rádionuklidy (cézium, stroncium atď.) budú efektívne zachytávané týmito filtrami.To vysvetľuje skutočnosť, že ruténium je jediným rádionuklidom prítomným v emisiách z takejto núdzovej situácie (str. 14).
  6. Hypotéza pôvodu ruténium-106 z medicínskych zdrojov je nereálna. Zdroje tohto druhu majú aktivitu od niekoľkých MBC (megabekkereli) po niekoľko desiatok MBq a nie sú k dispozícii žiadne informácie o iných zdravotných zdrojoch (zvýraznenie aktivity – od 100 do 300 TBq).
  7. Hypotéza uvoľňovania ruténia vo vysokej nadmorskej výške (napríklad v dôsledku ničenia satelitov) je nereálna z niekoľkých dôvodov: takéto rádioizotopové termoelektrické generátory sa vôbec nepoužívajú na družiciach; v tomto prípade by nebolo prítomné pridanie izotopu krátkeho žiarenia ruténium-103; v prípade pádu satelitu by vertikálna a horizontálna distribúcia ruténium-106 v atmosfére bola úplne iná (str. 18).
  8. Jediná pravdepodobná hypotéza naznačuje ako príčinu vzhľadu ruténium-106 v atmosfére proces prepracovania ožiareného paliva (vrátane výroby zdrojov z neho) (s. 15).
  9. Zistený obsah ruténium-103 (v priemere 4000 krát nižší ako obsah ruténium-106) naznačuje, že expozícia SNF pred opätovným spracovaním bola malý počet rokov (s. 17) – s najväčšou pravdepodobnosťou asi dva roky (s.To je celkom možné pri výrobe rádioaktívnych zdrojov. Vo Francúzsku je expozícia SNF 7-10 rokov.
  10. Zvlášť dôležitá je analýza výroby céru-144 na výrobu zdroja vysokej aktivity, ktorá sa mala konať v Mayaku v roku 2017 (str. 17).

"Verzia vyzerá veľmi reálne a vysvetľuje veľa"

Pri pripomienkach k udalostiam súvisiacim s vyšetrovaním sme sa obrátili na hlavu. Laboratórium rádioizotopového komplexu Ústavu jadrového výskumu, RAS Boris Zhuikov.

Verzia pôvodu ruténium-106, predložená v nedávnej publikácii Figaro [1], vyzerá dosť skutočne a vysvetľuje veľa. Táto verzia spočíva v tom, že ruténium-106 sa uvoľnil v procese prijímania rádionuklidu céru-144 v Mayak PO (polčas rozpadu je 285 dní) na výrobu antineutrino zdroja založeného na ňom. Zdroj bol potrebný pre drahý a dôležitý spoločný francúzsko-taliansky experiment v Gran Sasso (Taliansko) [2].

Dlho je jasné, že zaznamenané emisie ruténium-106 môžu byť spojené len so spracovaním pomerne významného množstva vyhoretého jadrového paliva (SNF). Hypotézy o vzniku takého veľkého množstva ruténium-106 – ničenia medicínskych zdrojov alebo ničenia satelitu – vyzerajú úplne nereálne.Ako sme napísali skôr [6], "je veľmi pravdepodobné, že toto uvoľnenie ruténium-106 pochádza z opätovného spracovania nedostatočne starého SNF (1,5-7 rokov) alebo z technologických riešení (rafinátov), ​​ktoré vznikli počas procesu opätovného spracovania SNF."

Nedávna správa medzinárodnej komisie [4, 5] však uvádza, že spolu s ruténium-106 sa v emisiách zistil aj istý krátkodobý izotop ruténium-103. Podľa predstaviteľov ruskej strany to naznačuje, že uvoľnenie v Mayak nemôže nastať, pretože expozícia vyhoreného paliva pred opätovným spracovaním je približne 6 rokov alebo viac a ruténium-103 by sa počas tejto doby úplne rozpadol.

V meste Mayak pravidelne spracovávajú dobre starnúcu SNF v vitrifikačnej peci. V technológii sa môže uvoľňovať čistý ruténium-106 vo forme prchavého oxidu RuO.4, Aby sa tomu zabránilo, do pece sa zavádza roztavená hmota – látka, ktorá redukuje ruténium na nižší valenčný stav, ktorý potláča jeho prchavosť.

Okrem toho je v technológii spracovania dodávaný špeciálny modul na snímanie RuO.4 na sorbente. Samozrejme, všetko sa môže stať, ale zdá sa byť celkom zvláštne, ak SNF nebol dostatočne podmienený pred opätovným spracovaním a redukčné činidlo nebolo zavedené a modul na absorpciu RuO4 nefungovalo.Technológia sa považuje za odpad: vysoko kvalifikovaní špecialisti z "Mayak", celoslovenského Výskumného ústavu anorganických materiálov. A. A. Bochvar a ďalšie inštitúcie už mnoho rokov pracovali na ladení.

Ďalšia vec, keď vykonali špeciálne, neštandardné spracovanie. Radiauklid Cerium-144 bol dlhodobo získaný z vyhoretého jadrového paliva, avšak v tomto prípade bola potrebná nová technologická úroveň. Po prvé, bolo potrebné veľké množstvo tohto rádionuklidu a po druhé, bolo potrebné získať produkt z relatívne čerstvého SNF. Faktom je, že ak vezmeme do úvahy staré vyhorené palivo, potom v získanom ceriu-144 bude veľa stabilných izotopov céru-140, céru-142 a iných nečistôt a zdroj sa nebude ukázať ako kompaktný. Potom je jasné, prečo sa v tomto prípade vyhorené jadrové palivo spracovalo s kratším oneskorením.

Chemická technológia na oddelenie céru-144 od SNF je v princípe známa. Zvyčajne sa cér extrahuje z vodných kyslých roztokov SNF, čím sa konvertuje na štvornásobný stav Ce+4, Na tento účel sa do vodného roztoku zavádzajú rôzne oxidačné činidlá. Ale zároveň sa dá vytvoriť RuO4, ktorá je prchavá a redukčné činidlo (ako v procese vitrifikácie) nemôže byť zavedené – inak sa céru nemôže extrahovať týmto spôsobom.Ak sa súčasne zahrievajú vodné roztoky, potom bude ruténium lietať.

Na výstupe z vetrania "horúcich" komôr, kde sa obvykle vykonáva spracovanie, sú samozrejme aj filtre, ale ak sú to len bežné aerosólové filtre a nie špeciálny sorbent pre RuO4 (ako v vitrifikačnej peci), nebudú úplne absorbovať ruténium-106. Posolstvo francúzskych vedcov uvádza, že na získanie požadovaného množstva céru-144 (čo je stovky tisíc kuriérov) bolo potrebné spracovať niekoľko ton vyhoretého jadrového paliva, čo však nebolo možné. Podľa veľkosti je to úplne v súlade s odhadom množstva ruténium-106 pozorovaného pri uvoľňovaní – 100-300 terabekvrelov (3000-8000 curies), berúc do úvahy rozdiely vo výťažkoch, polčasoch života a skutočnosť, že nie všetko ruténium, samozrejme, odletelo. Takže všetko, v princípe, vyzerá skutočne.

Ďalej s cieľom potvrdiť alebo vyvrátiť túto možnosť je potrebné podrobne analyzovať technológiu extrakcie céru-144 a podmienky jej realizácie.

Boris Zhuikov


1. Nevybavené francúzsko-talianskym pôvodom znečisťovania životného prostredia 106?
2. Projekt SOX.
3. SOX Tlačová správa – 1. februára 2018.
4. Tlačová správa v angličtine. jazykom.
5. Tlačová správa v ruštine.
6. B. Zhuikov "Nezávislá komisia je potrebná" // TrV-Science, č. 244 z 19. decembra 2017.


Like this post? Please share to your friends:
Pridaj komentár

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: