Czy ujawniono zagadkę rutenu-106?

Czy ujawniono zagadkę rutenu-106?

Natalia Demina, Boris Zhuikov
"Opcja Trójcy" № 3 (247), 13 lutego 2018

Natalia Demina

Natalia Demina

Zobacz także poprzednie materiały na ten temat: "Skąd może pochodzić ruten", "Potrzebna jest niezależna komisja" (wnioski B. Zhuikova z końca 2017 r.), "Tajemniczy ruten" (relacja z konferencji prasowej Rosatom i przedstawiciel "Mayak") ), odpowiedzi Borisa Zhuikova na nowe pytania czytelników gazety.

Nie ma nic tajemnego, co nie stanie się oczywiste z czasem. 2 lutego 2018 r. Francuska gazeta Le figaro opublikował wyniki badania wycieku rutenu-106 [1]. Odnosząc się do opinii francuskich fizyków jądrowych, gazeta przedstawiła wersję, że źródłem wydania był przecież Mayak, ale stało się tak w wyniku wykonywania prac w ramach kontraktu związanego z zagranicznym eksperymentem naukowo-badawczym.

Czy artykuł w Le Figaro kończy sprawę zwolnienia rutenu?

Według Figara, w Mayak, cer-144 został wyprodukowany na zamówienie francuskiego Komisariatu ds. Energii Atomowej i Alternatywnej (Commissariat à l'énergie atomique et auxénergies alternatives, CEA) oraz Włoskiego Narodowego Instytutu Fizyki Jądrowej (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare INFN).

W 2012 r. Dwa instytuty otrzymały granty w wysokości 5 milionów euro od Europejskiej Rady ds. Badań (European Research Council)Rada, ERC) do przeprowadzenia nowego eksperymentu z już istniejącym bardzo czułym wykrywaczem "Borexino" (Borexino), za pomocą którego uprzednio badano neutrina słoneczne i antyneutriny z wnętrza Ziemi w podziemnym laboratorium w pasmie górskim Gran Sasso (Włochy). Projekt miał się rozpocząć w 2017 r. I zakończyć w ciągu dwóch lat; być może otworzyłoby to nową erę w dziedzinie fizyki cząstek i kosmologii [2]. Projekt obejmował rosyjskich naukowców z wiodących ośrodków badawczych.

W przypadku projektu SOX (krótkookresowe oscylacje neutronowe z boreksynem) potrzebne było sztuczne źródło antyneutrino – radionuklidu ceru-144, który został wyprodukowany przez Mayaka. Najwyraźniej eksperyment zakończył się niepowodzeniem. Możliwe, że emisje rutenu-106 na koniec września 2017 r. Są ściśle związane z prowadzeniem tych prac.

Znane fakty są następujące. W dniu 1 lutego 2018 r. Projekt SOX został zakończony "z powodu niemożności wyprodukowania źródła promieniotwórczego o wymaganej charakterystyce" [3]. W komunikacie prasowym projektu zauważono, że w grudniu 2017 r. Mayak ogłosił, że nie będzie w stanie wyprodukować radionuklidu 144-O o wymaganej jakości i ilości, co odegrałoby decydującą rolę w projekcie SOX.

Dosłownie dwa dni wcześniej, 31 stycznia 2018 r., W Instytucie Problemów Bezpiecznego Rozwoju Energii Jądrowej Rosyjskiej Akademii Nauk (IBRAE RAS) odbyło się pierwsze spotkanie Międzynarodowej Komisji Niezależnej, badającej pojawienie się izotopu Ru-106 w Europie we wrześniu i październiku 2017 r.

Czołowi eksperci ds. Bezpieczeństwa radiologicznego, zarówno rosyjscy, jak i zagraniczni, byli zaangażowani w tę komisję. W szczególności eksperci z francuskich i niemieckich służb monitorujących (ISRN i BFS) biorą udział w pracach. W październiku 2017 r. Jako pierwsi zgłosili wykrycie wycieku rutenu i przedstawili obliczenia modelowe wskazujące źródło uwolnienia.

Wcześniej, w oparciu o symulacje komputerowe, francuscy eksperci sugerowali, że uwolnienie promieniotwórcze miało miejsce w Rosji – gdzieś pomiędzy Wołgą a Uralem, a ilość rutenu-106 w punkcie uwolnienia wynosiła od 100 do 300 terabeków (TBk). Niemieccy eksperci z kolei zasugerowali, że wydarzenie miało miejsce gdzieś na południowym Uralu, zastrzegając jednak, że mogło to nastąpić gdzie indziej na południu Rosji lub w Kazachstanie. Jednym z głównych podejrzanych o wyciek był związek produkcyjny "Mayak", który znajduje się na południowym Uralu.

Pierwsze wyniki prac komisji międzynarodowej opublikowano w komunikacie prasowym na stronie internetowej IBRAE RAN, która podobno stała się wynikiem długich dyskusji i kompromisów. Komisja zauważyła, że ​​w oparciu o dostępne dane wykluczono wszelkie konsekwencje dla zdrowia publicznego. Hipoteza o "medycznym" pochodzeniu Ru-106 – jako medycznego, terapeutycznego źródła – jest praktycznie niemożliwa (nic nie powiedziano o wersji o satelicie – jednak została ona wcześniej odrzucona przez IAEA).

Międzynarodowa komisja rutenu opublikowała pierwsze wyniki. Z witryny ibrae.ac.ru

Komisja, w oparciu o pomiary wykonane w Rosji i innych krajach europejskich, stwierdziła, że ​​łączna aktywność Ru-106 wykryta w powietrzu od końca września do początku października 2017 r. Wynosi około 100 TBq. Obliczenia modelowe wykonane w różnych krajach są ze sobą zgodne, ale ze względu na dużą niepewność nie można obecnie stwierdzić dokładnej lokalizacji źródła rutenu.

Podsumowując, należy zauważyć, że w niektórych krajach w Ru-106 znaleziono niewielką domieszkę Ru-103. Stosunek aktywności Ru-106 / Ru-103 był taki sam i odpowiadał wartości charakterystycznej stosunkowo świeżego wypalonego paliwa jądrowego.

Międzynarodowa komisja postanowiła także, że konieczne jest zbieranie i weryfikowanie wszystkich dostępnych danych, tworzenie jednolitej bazy danych i ocena jakości tych danych. Eksperci skontaktują się z Roshydromet z prośbą o dostarczenie danych na temat lokalnych warunków meteorologicznych i dodatkowych danych na temat pomiarów próbek osadzania. Dodatkowe pomiary zostaną przeprowadzone w punktach powyżej (w odniesieniu do kierunku wiatru) miejsc, w których Ru-106 został znaleziony w rejonie Czelabińska. Komisja uznała również za użyteczne uzyskanie pomiarów z Rumunii dotyczących opadu Ru-106 ze względu na duże wartości tam znalezionej działalności Ru-106.

"Według Rosgidromet, pod koniec września zaobserwowano określone atmosferyczne zjawisko spadkowego przepływu powietrza w regionie Czelabińsk, Komisja uważa, że ​​dane te należy wziąć pod uwagę w celu dalszej analizy". odnotowane w oświadczeniu. Decyzja to podkreśla "Rostechnadzor przeprowadził kontrole w obiektach Federalnego Państwa Przedsiębiorstwo Unitarne PO Majak i RIAR SSC w Dimitrowgradzie, obejmujące okres od sierpnia do listopada 2017 r., Który nie ujawnił żadnych odchyleń od normalnych procesów technologicznych."

Komisja postanowiła działać otwarcie i poinformować opinię publiczną o wynikach i wnioskach, a następne posiedzenie odbędzie się 11 kwietnia 2018 r. W Moskwie [4, 5]. Jednak, podczas gdy specjalna otwartość nie jest widoczna, a dziennikarze otrzymują dodatkowe informacje w okrężny sposób.

Po raz kolejny nie ma powodu, by twierdzić, że uwolnienie rutenu-106 stanowiło realne zagrożenie dla opinii publicznej, a nawet dla personelu. Problem jest zupełnie inny: jest to poważna obawa, w jaki sposób nasze oficjalne organy reagują na takie incydenty i informują o nich rosyjską i międzynarodową opinię publiczną.

Konkluzje francuskich ekspertów na temat sytuacji z rutenem – 106

W dniu 6 lutego 2018 r. Opublikowano raport na stronie internetowej IRSN (Institute for Nuclear and Radiation Safety of France) z wynikami dochodzenia w sprawie pochodzenia rutenu-106, znalezionego we Francji i innych krajach europejskich [1]. Preambuła stwierdza, że ​​raport został złożony 31 stycznia na pierwszym posiedzeniu wspomnianej powyżej komisji międzynarodowej. Warto zauważyć, że raport został sporządzony na profesjonalnym poziomie. Wnioski są całkiem rozsądne, przedstawione poprawnie i wystarczająco starannie.

Strona rosyjska nie przedstawiła niczego podobnego, przynajmniej do publicznej wiadomości.

W raporcie można odnotować następujące ważne punkty.

  1. Obserwowane stężenia rutenu-106 nie powinny mieć żadnego wpływu na zdrowie ludzi i środowisko. Ale fakt, że radionuklid został wykryty na tak ogromnym terytorium wskazuje, że aktywność w uwolnieniu była bardzo wysoka (s. 1).
  2. Uwolnienie najbardziej znaczącej części działalności, 100-300 TBq (trylion bekerel), może nastąpić między 25 a 28 września 2017 r. I trwać nie dłużej niż 24 godziny (s. 10).
  3. Dla wielu punktów obserwacyjnych okres próbkowania przekraczał czas, w którym ruten znajdował się w atmosferze. Biorąc pod uwagę ten czynnik, obserwuje się malejący gradient koncentracji rutenu ze wschodu na zachód. Pierwsze obserwacje Ru-106 odnotowano w Rosji 23 września w Kyshtym, 25 września w Argayash i 26 września w Bugulmie, w rejonie Dema (Ufa), w Metlino i Novogornym (tabela 2 na stronie 7). Wszystkie wymienione stacje znajdują się na południu Uralu. Te depozycje są najwyższe w aktywności wszystkich pomiarów (str. 6). W innych krajach (w szczególności w Rumunii), biorąc pod uwagę korektę, stężenia Ru-106 były niższe (ryc. 3 na stronie 5), a Ru-106 został odkryty później.Tak więc hipotetyczne uwolnienie z terytorium Europy Zachodniej jest mało prawdopodobne (ryc. 5 na stronie 9).
  4. Symulacje komputerowe oparte na danych meteorologicznych wykazały, że radioaktywność uwalniana na południowym Uralu mogłaby rozprzestrzenić się szeroko w Europie i poza nią (rysunek 6 na stronie 11-12).
  5. Tworzenie gazowego RuO4 możliwe w określonych warunkach w temperaturach powyżej 100 ° C i znacznie zwiększone w temperaturach powyżej 120 ° C Może się to zdarzyć podczas normalnego witryfikacji roztworów zawierających produkty rozszczepienia. Dlatego przy wykonywaniu tego procesu wymagane są specjalne środki: stosowanie specjalnych dodatków, specjalne oczyszczanie gazów procesowych itp. Jednak wybór RuO4 Może również wystąpić, gdy roztwór zawierający produkty rozszczepienia jest niewystarczająco chłodzony. Taki scenariusz awaryjny może wystąpić zarówno podczas procesów związanych z przetwarzaniem paliwa, jak i podczas wytwarzania źródeł z roztworów zawierających produkty rozszczepienia. I gazowy RuO4 nie zostaną przechwycone przez filtry powietrza, podczas gdy inne radionuklidy (cez, stront itd.) będą skutecznie wychwytywane przez takie filtry.Wyjaśnia to fakt, że ruten jest jedynym nuklidem promieniotwórczym występującym w emisjach pochodzących z takiej sytuacji nadzwyczajnej (s. 14).
  6. Hipoteza o pochodzeniu rutenu-106 ze źródeł medycznych jest nierealistyczna. Źródła tego typu mają aktywność od kilku MBC (megabekkereli) do kilkudziesięciu MBq każdy i nie ma informacji o innych źródłach medycznych (s. 13) (podkreślając aktywność – od 100 do 300 TBq).
  7. Hipoteza uwolnienia rutenu na dużej wysokości (na przykład w wyniku zniszczenia satelity) jest nierealistyczna z kilku powodów: takie radioizotopowe generatory termoelektryczne nie są w ogóle stosowane na satelitach; w tym przypadku domieszka krótko żyjącego izotopu ruten-103 nie byłby obecny; w przypadku upadku satelity pionowy i poziomy rozkład rutenu-106 w atmosferze byłby zupełnie inny (s. 18).
  8. Jedyna wiarygodna hipoteza wskazuje na powód pojawienia się w atmosferze rutenu-106 w procesie przetwarzania napromienionego paliwa (w tym wytwarzania z niego źródeł) (s. 15).
  9. Wykryta zawartość rutenu-103 (średnio 4000 razy mniejsza niż zawartość rutenu-106) sugeruje, że ekspozycja na SNF przed ponownym przetworzeniem była niewielka liczba lat (s. 17) – najprawdopodobniej około dwóch lat (s. 16).Jest to całkiem możliwe w przypadku produkcji źródeł promieniotwórczych. We Francji ekspozycja na SNF wynosi 7-10 lat.
  10. Szczególnie ważna jest analiza produkcji ceru-144 do produkcji źródła wysokiej aktywności, która miała odbyć się w Mayak w 2017 roku (s. 17).

"Wersja wygląda bardzo realistycznie i dużo wyjaśnia"

W przypadku komentarzy dotyczących wydarzeń związanych z dochodzeniem, zwróciliśmy się do głowy. Laboratorium kompleksu radioizotopowego Instytutu Badań Jądrowych, RAS Boris Zhuikov.

Wersja pochodzenia rutenu-106, przedstawiona w niedawnej publikacji Figara [1], wygląda całkiem realnie i wiele wyjaśnia. Ta wersja jest taka, że ​​ruten – 106 został uwolniony w procesie otrzymywania radionuklidu cer-144 w Mayak PO (okres półtrwania wynosi 285 dni) w celu wytworzenia na jego podstawie źródła antyneutrino. Źródło było niezbędne dla kosztownego i ważnego wspólnego eksperymentu francusko-włoskiego w Gran Sasso (Włochy) [2].

Od dawna było jasne, że zarejestrowane emisje rutenu-106 można powiązać jedynie z przetwarzaniem dość dużej ilości wypalonego paliwa jądrowego (SNF). Hipotezy o pochodzeniu tak dużej ilości rutenu-106 – zniszczenie źródeł medycznych czy zniszczenie satelity – wyglądają zupełnie nierealistycznie.Jak napisaliśmy wcześniej [6], "jest bardzo prawdopodobne, że to uwolnienie rutenu-106 pochodzi z regeneracji niedostatecznie starzonego SNF (1,5-7 lat) lub z roztworów technologicznych (rafinatów) powstałych podczas procesu regeneracji SNF."

Jednak niedawny raport komisji międzynarodowej [4, 5] stwierdza, że ​​wraz z rutenem-106 znaleziono także trochę więcej krótkotrwałego izotopu rutenu-103. Według przedstawicieli strony rosyjskiej sugeruje to, że uwolnienie nie mogło wystąpić w Mayak, ponieważ ekspozycja zużytego paliwa przed ponownym przetworzeniem wynosi około 6 lat lub więcej, a ruten – 103 całkowicie rozpadłby się w tym czasie.

Rzeczywiście, w Mayak regularnie przetwarzają dobrze dojrzały SNF w piecu do witryfikacji. W procesie technologicznym czysty ruten-106 może być uwalniany w postaci lotnego tlenku RuO.4. Aby temu zapobiec, do pieca wprowadza się stopioną masę – substancję, która redukuje ruten do niższej wartościowości, co zmniejsza jego lotność.

Ponadto w technologii przetwarzania zapewniony jest specjalny moduł do przechwytywania RuO.4 na sorbencie. Oczywiście wszystko może się zdarzyć, ale wyglądałoby to dziwnie, gdyby SNF nie był wystarczająco kondycjonowany przed ponownym przetworzeniem, a środek redukujący nie został wprowadzony, a moduł do absorbowania RuO4 nie działa.Wszakże ta technologia jest uważana za odpad: wysoko wykwalifikowani specjaliści z "Mayak", Ogólnorosyjskiego Instytutu Badawczego Materiałów Nieorganicznych. A. A. Bochvar i inne instytucje pracowały przez wiele lat nad jego debugowaniem.

Kolejna rzecz, gdy przeprowadzane jest specjalne, niestandardowe przetwarzanie. Radionuklid CZ-144 został uzyskany z wypalonego paliwa jądrowego przez długi czas, ale w tym przypadku potrzebny był nowy poziom technologiczny. Po pierwsze, wymagana była duża ilość tego radionuklidu, a po drugie, wymagane było uzyskanie produktu ze stosunkowo świeżego SNF. Faktem jest, że jeśli przyjmiemy do ponownego przetworzenia starego zużytego paliwa, to w otrzymanym cer-144 będzie wiele stabilnych izotopów ceru-140, ceru-142 i innych zanieczyszczeń, a źródło nie będzie zwarte. Wtedy jasne jest, dlaczego w tym przypadku zużyte paliwo jądrowe zostało przetworzone z krótszym opóźnieniem.

Zasadniczo znana jest technologia chemiczna do oddzielania ceru-144 od SNF. Z reguły cer jest ekstrahowany z wodnych kwaśnych roztworów SNF, przekształcając go w czterowartościowy stan Ce+4. W tym celu do wodnego roztworu wprowadza się różne środki utleniające. Ale w tym samym czasie można utworzyć RuO4, który jest lotny, a środek redukujący (jak w procesie witryfikacji) nie może być wprowadzony – w przeciwnym razie, ceru nie można ekstrahować w ten sposób.Jeżeli w tym samym czasie roztwory wodne zostaną ogrzane, ruten będzie latał.

Na wyjściu z wentylacji "gorących" komór, gdzie zwykle odbywa się przetwarzanie, są oczywiście filtry, ale jeśli są to zwykłe filtry aerozolowe, a nie specjalny sorbent dla RuO4 (jak w piecu do witryfikacji), nie wchłoną całkowicie rutenu-106. Przesłanie francuskich naukowców stwierdza, że ​​aby uzyskać pożądaną ilość ceru-144 (który jest setkami tysięcy kurii), trzeba było przetworzyć kilka ton zużytego paliwa jądrowego, ale nie było to możliwe. W skali wielkości jest to całkiem zgodne z oszacowaniem ilości rutenu-106 obserwowanego w uwolnieniu – 100 terabekereli (3000-8000 kuraków), biorąc pod uwagę różnicę w plonach, półtrwania i fakt, że nie wszystkie rutenu, oczywiście, odleciały. Więc wszystko w zasadzie wygląda naprawdę.

Ponadto, aby potwierdzić lub obalić tę możliwość, należy szczegółowo przeanalizować technologię identyfikacji ceru-144 i warunki jego realizacji.

Boris Zhuikov


1. Une commande franco-italienne à l'origine de la pollution au ruthénium 106?
2. Projekt SOX.
3. Komunikat prasowy SOX – 1 lutego 2018 r.
4. Informacje prasowe w języku angielskim. język.
5. Komunikat prasowy w języku rosyjskim.
6. B. Zhuikov "Niezbędna niezależna komisja" // TrV-Science, nr 244 z 19 grudnia 2017 r.


Like this post? Please share to your friends:

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