Je uganka rutenij-106 razkrila?

Je uganka rutenij-106 razkrila?

Natalia Demina, Boris Zhuikov
"Trinity Option" št. 3 (247), 13. februar 2018

Natalia Demina

Natalia Demina

Glej tudi prejšnja gradiva o tej temi: "Kje bi lahko izhajal rutenij", "Potrebna je neodvisna komisija" (sklepi B. Zhuikova konec leta 2017), "Misteriozni rutenij" (poročilo s tiskovne konference Rosatom in predstavnik "Mayak" ), odgovori Boris Zhuikov na nova vprašanja bralcev časopisa.

Nič ni skrivnost, ki s časom ne bi postalo očitno. 2. februar 2018 francoski časopis Le figaro objavila rezultate preiskave uhajanja rutenij-106 [1]. V zvezi z mnenjem francoskih jedrskih fizikov je časopis objavil različico, da je bil vir sprostitve, nazadnje, Mayak, vendar se je to zgodilo zaradi opravljanja dela po pogodbi, ki je povezana s tujim znanstvenim raziskovalnim poskusom.

Ali članek v Le Figaroju preneha s primerom sprostitve rutenija?

Po podatkih Figaroja v Mayaku je cerium-144 izdelan po nalogu francoskega komisarja za atomsko in alternativno energijo (Commissariat à l'énergie atomique et auxenergies alternatives, CEA) in italijanskega nacionalnega inštituta za jedrsko fiziko (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare INFN).

V letu 2012 sta dva inštituta prejela štipendije v višini 5 milijonov evrov od Evropskega raziskovalnega sveta (European ResearchSvet, ERC) izvedla nov poskus z že obstoječim zelo občutljivim detektorjem "Borexino" (Borexino), s pomočjo katerega so bili sončni nevtrinozi in antineutrini iz notranjosti Zemlje predhodno raziskani v podzemnem laboratoriju v gorskem območju Gran Sasso (Italija). Projekt naj bi se začel leta 2017 in bo zaključen v dveh letih; morda bi to odprlo novo obdobje v fiziki delcev in kozmologiji [2]. Projekt je vključeval ruske znanstvenike iz vodilnih raziskovalnih centrov.

Za projekt SOX (kratkovalnim nevtrinskim nihanjem z boreXino) je bil potreben umetni vir antineutrina – radionuklid cerija-144, ki ga je izdelal Mayak. Očitno se je poskus končal z neuspehom. Možno je, da so emisije rutenij-106 ob koncu septembra 201 neposredno povezane z vodenjem teh del.

Znana dejstva so naslednja. 1. februarja 2018 je projekt SOX prenehal "zaradi nezmožnosti izdelave radioaktivnega vira z zahtevanimi značilnostmi" [3]. V sporočilu za javnost projekta je bilo ugotovljeno, da je maja 2017 Mayak objavil, da ne bo mogel proizvesti radionuklida cerija-144 zahtevane kakovosti in količine, kar bi imelo odločilno vlogo v projektu SOX.

Le dva dni prej, 31. januarja 2018, na Inštitutu za težave varen razvoj jedrske energije, RAS (Inštitut za jedrsko varnost), prvo srečanje Mednarodne neodvisne komisije za preučevanje problematike videz izotopov RU-106 v Evropi v septembru in oktobru 2017.

Z sta bila udeležba vodilnih strokovnjakov za varstvo pred sevanji vključena v komisiji, tako ruski in tuji. Še posebej, sodelovanje strokovnjakov iz francoskega in nemškega radia spremljanja storitev (ISRN in BFS). Bili so prvi v oktobru 2017 poročali odkrivanje rutenij puščanja in predstavljeni izračuni modela kažejo na vir emisij.

Prej so francoski strokovnjaki na osnovi računalniškega modeliranja kažejo, da je prišlo do izpusta radioaktivnih snovi na ozemlju Rusije – nekje med Volgi in na Uralu, in znesek rutenij-106 na točki izpusta – od 100 do 300 terabecquerels (TBq). Nemški strokovnjaki, po drugi strani, je predlagal, da se sprostitev zgodilo nekje v južnem Uralu, pod pogojem, kljub temu, da bi se lahko zgodilo nikjer drugje na jugu Rusije in Kazahstana. Eden od glavnih osumljencev v uhajanju je proizvodno združenje "Mayak", ki se nahaja v južnem Uralu.

Prvi rezultati dela mednarodne komisije so bili objavljeni v sporočilu za javnost na spletni strani IBRAE RAN, ki je očitno postala rezultat dolgotrajnih razprav in kompromisov. Komisija je ugotovila, da so na podlagi razpoložljivih podatkov izključene kakršne koli posledice za javno zdravje. Hipoteza o "medicinskem" izvoru Ru-106 – kot zdravniški, terapevtski vir – je praktično nemogoča (nič ni bilo rečeno o različici o satelitu – vendar ga je IAEA že prej zavrnila).

Mednarodna komisija za rutenije je objavila prve ugotovitve. Iz spletne strani ibrae.ac.ru

Komisija je na podlagi meritev v Rusiji in drugih evropskih državah ugotovila, da je celotna aktivnost Ru-106, ugotovljena v zraku od konca septembra do začetka oktobra 2017, približno 100 TBq. Izračuni modela, izvedeni v različnih državah, so medsebojno usklajeni, vendar zaradi velikih negotovosti trenutno ni mogoče sklepati o natančni legi izvora rutenijuma.

V zaključku komisije je navedeno, da je v nekaterih državah v Ru-106 prišlo do majhne mešanice Ru-103. Razmerje med aktivnostmi Ru-106 / Ru-103 je bilo enako in ustrezalo vrednosti značilnosti relativno svežega izrabljenega jedrskega goriva.

Mednarodna komisija se je tudi odločila, da je treba zbrati in preveriti vse razpoložljive podatke, oblikovati enotno bazo podatkov in oceniti kakovost teh podatkov. Strokovnjaki bodo kontaktirali podjetje Roshydromet z zahtevo po posredovanju podatkov o lokalnih meteoroloških pogojih in dodatnih podatkih o meritvah vzorcev usedanja. Dodatne meritve se bodo izvajale na zgornjih točkah (glede na smer vetra) tistih krajev, kjer je bila najdena Ru-106 v regiji Chelyabinsk. Komisija je tudi menila, da je koristno pridobiti meritve iz Romunije zaradi padajočosti Ru-106 zaradi velikih vrednosti dejavnosti Ru-106, ki jih tam najdemo.

"Po mnenju družbe Rosgidromet je bil v regiji Chelyabinsk konec septembra značilen poseben atmosferski pojav padajočega zraka. Komisija meni, da je treba te podatke upoštevati pri nadaljnjem upoštevanju" opozoriti v izjavi. Odločitev poudarja to "Rostechnadzor je opravil inšpekcijske preglede na objektih zveznega državnega enotnega podjetja PO Mayak in SSC RIAR v Dimitrovgradu, ki je zajemal obdobje od avgusta do novembra 2017, kar ni pokazalo nobenih odstopanj od običajnih tehnoloških procesov."

Komisija se je odločila za odprto delo in obveščala javnost o rezultatih in sklepih ter se bo sestala 11. aprila 2018 v Moskvi [4, 5]. Vendar pa posebna odprtost ni vidna in novinarji dobijo dodatne informacije na krožišču.

Še enkrat ni razloga za reči, da je bila izpustitev rutenij-106 resnična grožnja javnosti ali celo osebju. Problem je povsem drugačen: gre za resno zaskrbljenost, kako se naši uradni organi odzovejo na takšne incidente in o njih obveščajo rusko in mednarodno javnost.

Sklepi francoskih strokovnjakov o razmerah z rutenijem-106

6. februarja 2018 je bilo na spletni strani IRSN (Inštitut za jedrsko in sevalno varnost Francije) objavljeno poročilo o rezultatih preiskave o izvoru rutenij-106, najdenih v Franciji in drugih evropskih državah [1]. V preambuli je navedeno, da je bilo poročilo predloženo 31. januarja na prvem srečanju omenjene mednarodne komisije. Treba je omeniti, da je bilo poročilo izdelano na dobri strokovni ravni. Sklepi so zelo razumni, pravilno in previdno določeni.

Ruska stran ni predložila ničesar takšne, vsaj za javno obravnavo.

Poročilo lahko opozorimo na naslednje pomembne točke.

  1. Opazovane koncentracije rutenij-106 ne smejo vplivati ​​na zdravje ljudi in okolje. Toda dejstvo, da je bil radionuklid zaznan na tako obsežnem ozemlju, kaže, da je bila aktivnost pri sproščanju zelo visoka (str. 1).
  2. Sprostitev najpomembnejšega dela aktivnosti, 100-300 TBq (trilijon becekerela), se lahko pojavi med 25. in 28. septembrom 2017 in traja največ 24 ur (str. 10).
  3. Za več opazovalnih točk je čas vzorčenja presegel čas, ko je bil rutenij prisoten v ozračju. Ob upośtevanju tega dejavnika se każe padajoči se gradient koncentracije rutenij iz vzhoda proti zahodu. Prve pripombe Ru-106 so bile posnete v Rusiji 23. septembra v Kyshtymu, 25. septembra v Argayashu in 26. septembra v Bugulmi, na območju Dema (Ufa), v Metlinu in Novogornem (tabela 2 na strani 7). Vse navedene postaje se nahajajo na jugu Uralov. Ta odlaganja so najvišja pri dejavnosti vseh meritev (stran 6). V drugih državah (zlasti v Romuniji) je bilo ob upoštevanju popravka koncentracije Ru-106 nižje (slika 3 na strani 5), in kasneje je bila odkrita Ru-106.Tako je hipotetično sproščanje z ozemlja zahodne Evrope malo verjetno (slika 5 na strani 9).
  4. Računalniške simulacije, ki temeljijo na meteoroloških podatkih, so pokazale, da se je radioaktivnost, ki se sprošča na južnem Uralu, močno razširila po vsej Evropi in zunaj nje (slika 6 na str. 11-12).
  5. Oblikovanje plinastega RuO4 možno pod določenimi pogoji pri temperaturah nad 100 ° C in znatno povečati pri temperaturah nad 120 ° C. To se lahko pojavi med normalno vitrifikacijo raztopin, ki vsebujejo cepitvene produkte. Zato pri izvajanju tega postopka potrebujemo posebne ukrepe: uporaba posebnih dodatkov, posebno čiščenje procesnih plinov itd. Vendar pa je izbor RuO4 Lahko se zgodi tudi, če je raztopina, ki vsebuje fisijske proizvode, nezadostno ohlajena. Takšen izredni scenarij lahko nastane med postopki, povezanimi s predelavo goriva, in med proizvodnjo virov iz raztopin, ki vsebujejo cepitvene produkte. In plinasto RuO4 filtri zraka ne bodo zajeli, drugi radionuklidi (cezij, stroncij itd.) pa bodo tako učinkovito zajeti s takšnimi filtri.To pojasnjuje dejstvo, da je rutenij edini radionuklid, prisoten v emisijah iz takega izrednega stanja (str. 14).
  6. Hipoteza o izvoru rutenij-106 iz medicinskih virov je nerealna. Viri te vrste imajo dejavnost od več MBC (megabekkereli) do več deset MBq vsak, in ni podatkov o drugih medicinskih virih (stran 13) (poudarjanje aktivnosti – od 100 do 300 TBq).
  7. Hipoteza sproščanja rutena na visoki nadmorski višini (na primer zaradi uničenja satelita) je iz več razlogov nerealna: taki radioizotopski termoelektrični generatorji se sploh ne uporabljajo za satelite; v tem primeru ne bi bila prisotna mešanica kratkotrajnega izotopa rutenij-103; v primeru padanja satelita bi bila vertikalna in horizontalna porazdelitev rutenij-106 v ozračju povsem drugačna (stran 18).
  8. Edina verjetna hipoteza kot razlog za pojav rutenij-106 v ozračju pomeni proces predelave obsevanega goriva (vključno z izdelavo virov iz njega) (str. 15).
  9. Ugotovljena vsebnost rutenij-103 (povprečno 4000-krat manj kot vsebina rutenij-106) kaže, da je izpostavljenost SNF pred predelavo majhno število let (str.17) – najverjetneje dve leti (str.16).To je mogoče pri proizvodnji radioaktivnih virov. V Franciji je izpostavljenost SNF 7-10 let.
  10. Posebno pomembna je analiza proizvodnje cerija-144 za proizvodnjo vira visoke aktivnosti, ki naj bi bila predvidena v Mayaku leta 2017 (stran 17).

"Različica izgleda zelo resnična in zelo razlaga"

Za komentarje o dogodkih, povezanih s preiskavo, smo se obrnili na glavo. Laboratorij za radioizotopski kompleks Inštituta za jedrske raziskave, RAS Boris Zhuikov.

Različica izvora rutenij-106, predstavljena v nedavni objavi Figaro [1], izgleda precej resnična in zelo razlaga. Ta različica je, da je bil rutenium-106 sproščen v postopku sprejema radionuklida cerija-144 pri Mayak PO (razpolovna doba 285 dni) za izdelavo virusa antineutrina, ki temelji na njej. Vir je bil potreben za drag in pomemben skupni francosko-italijanski eksperiment v Gran Sassu (Italija) [2].

Dolgo je bilo jasno, da so zabeležene emisije rutenij-106 lahko povezane samo s predelavo precej velike količine izrabljenega jedrskega goriva (SNF). Hipoteze o izvoru takšne velike količine rutenij-106 – uničenje medicinskih virov ali uničenje satelita – videti popolnoma nerealno.Kot smo že prej zapisali [6], "je zelo verjetno, da je ta izpust rutenij-106 izhajal iz ponovnega predelave nezadostno staranih SNF (1,5-7 let) ali iz tehnoloških rešitev (rafinata), nastalih med procesom predelave SNF."

Toda nedavno poročilo mednarodne komisije [4, 5] navaja, da je bil skupaj z rutenijem-106 tudi nekaj kratkoročnih izotopov rutenij-103 ugotovljeno tudi v emisijah. Po mnenju predstavnikov ruske strani to kaže, da se izpustitev ne bi mogla zgoditi v Mayaku, saj je izpostavljenost izrabljenemu gorivu pred predelavo približno 6 let ali več, v tem času pa bi se rupten-103 popolnoma razpadel.

Dejansko v Mayaku redno obdelujejo dobro starano SNF v peči za steklo. V procesu tehnologije se lahko čisti rutenium-106 sprosti v obliki hlapnega RuO-oksida.4. Da se to prepreči, se v talino vnese staljena masa – snov, ki zmanjša rutenij v nižje valenčno stanje, kar zavira njeno nestanovitnost.

Poleg tega je poseben modul za zajem RuO v procesni tehnologiji.4 na sorbentu. Seveda se lahko vse zgodi, vendar bi bilo videti precej čudno, če SNF pred predelavo ni bil dovolj kondicioniran in reduktor ni bil uveden, modul za absorpcijo RuO4 ni delovalo.Konec koncev se tehnologija šteje za odpadek: visoko usposobljeni strokovnjaki iz Mayaka, All-Russian Research Institute of Anorganic Materials, imenovani po A. A. Bochvar in druge institucije so že dolga leta delali z njo.

Še ena stvar, ko se izvaja posebna, nestandardna obdelava. Radionuklid Cerium-144 je bil dolgo časa pridobljen iz izrabljenega jedrskega goriva, vendar je bil v tem primeru potreben nov tehnološki nivo. Prvič, potrebna je bila velika količina tega radionuklida, po drugi strani pa je bilo treba pridobiti izdelek iz relativno svežega SNF. Dejstvo je, da če bomo vzeli za predelavo starega izrabljenega goriva, potem bo v pridobljenem ceriju-144 obstajalo veliko stabilnih izotopov cerija-140, cerija-142 in drugih nečistot, vir pa se ne bo izkazal za kompaktnega. Potem je jasno, zakaj je bilo v tem primeru izrabljeno jedrsko gorivo obdelano s krajšo zamudo.

Kemična tehnologija za ločevanje cerija-144 iz SNF je načeloma znana. Cerij se praviloma izvleče iz vodnih kislih raztopin SNF, ki ga pretvorijo v tetravalentno stanje Ce+4. V ta namen se v vodno raztopino vnesejo različni oksidanti. Ampak potem lahko istočasno oblikuje RuO4, ki je hlapljiv, in redukcijskega sredstva (kot v postopku vitrifikacije) ni mogoče uvesti – v nasprotnem primeru cerija ni mogoče ekstrahirati na ta način.Če se hkrati vodne raztopine segrejejo, bo ruten letel.

Na izhodu prezračevanja "vročih" komor, kjer se običajno opravlja obdelava, seveda obstajajo filtri, če pa so le navadni aerosolni filtri in ne poseben sorbent za RuO4 (kot v peči za steklo), ne bodo popolnoma absorbirali rutenij-106. V sporočilu francoskih znanstvenikov je navedeno, da je za pridobitev želene količine cerija-144 (kar je več sto tisoč kri) potrebnih nekaj ton izrabljenega jedrskega goriva, vendar to ni bilo mogoče. Po velikosti je to v skladu z oceno količine rutenij-106, ugotovljene pri sproščanju – 100-300 terabekquerels (3000-8000 curies), ob upoštevanju razlike v pridelkih, razpolovnih dobah in dejstvu, da seveda niso odleteli vsi rutenium. Torej, vse, načeloma, izgleda resnično.

Nadalje, za potrditev ali ovrganje te možnosti je treba podrobno analizirati tehnologijo za prepoznavanje cerija-144 in pogoje za njegovo izvajanje.

Boris Zhuikov


1. Une commande franco-italienne à l'origine de pollution au ruthénium 106?
2. Projekt SOX.
3. Sporočilo za javnost SOX – 1. februar 2018.
4. Sporočilo za javnost v angleščini. jezik.
5. Sporočilo za javnost v ruščini.
6. B. Zhuikov "Neodvisna komisija je nujna" // TrV-Science, št. 244 z dne 19. decembra 2017.


Like this post? Please share to your friends:
Dodaj odgovor

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