Je li zagonetka rutenija-106 otkrivena?

Je li zagonetka rutenija-106 otkrivena?

Natalia Demina, Boris Zhuikov
"Trinity Option" № 3 (247), 13. veljače 2018. godine

Natalia Demina

Natalia Demina

Vidi također prethodne materijale o ovoj temi: "Odakle dolazi rutenium", "Potrebna je neovisna komisija" (zaključci B. Zhuikova krajem 2017.), "Tajanstveni rutenij" (izvještaj Rosatom konferencije za novinare i predstavnik "Mayak" ), odgovore Borisa Zhuikova na nova pitanja čitatelja novina.

Ne postoji ništa tajno koje se vremenom neće očitovati. 2. veljače 2018. francuske novine Le figaro objavili su rezultate ispitivanja curenja rutenij-106 [1]. Pozivajući se na mišljenje francuskih nuklearnih fizičara, novine su iznijele verziju da je izvor puštanja, nakon svega, Mayak, ali to se dogodilo kao rezultat obavljanja posla u okviru ugovora vezanog uz inozemno znanstveno istraživanje.

Da li članak u Le Figaro završava slučajem otpuštanja rutenijuma?

Prema Figaro, u Mayaku, cerium-144 je proizveden po nalogu francuskog komesarijata za atomsku i alternativnu energiju (CEA) i talijanskog Nacionalnog instituta za nuklearnu fiziku (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare , INFN).

U 2012. godini dva su instituta dobila potpore od ukupno 5 milijuna eura od Europskog istraživačkog vijeća (European ResearchVijeće, ERC) za provođenje novog eksperimenta s već postojećim visoko osjetljivim detektorom "Borexino" (Borexino), uz pomoć kojih su solarni neutrini i antineutrini iz unutrašnjosti zemlje prethodno proučavani u podzemnom laboratoriju u planinskom području Gran Sasso (Italija). Projekt bi trebao započeti 2017. i biti dovršen za dvije godine; možda bi to moglo otvoriti novo doba u fizici i kozmologiji čestica [2]. Projekt je uključivao ruske znanstvenike iz vodećih istraživačkih centara.

Za SOX projekt (Short Distance Neutrino oscilacije s boreXino), potreban je umjetni izvor antineutrina – radionuklid cerium-144, koji je producirao Mayak. Očigledno je eksperiment završio neuspjehom. Moguće je da su emisije rutenij-106 krajem rujna 2017. upravo povezane s obavljanjem tih radova.

Poznate činjenice su kako slijedi. 1. veljače 2018. projekt SOX je prekinut "zbog nemogućnosti proizvodnje radioaktivnog izvora s traženim karakteristikama" [3]. U priopćenju projekta, napominje se da je u prosincu 2017. Mayak najavio da neće moći proizvesti radionuklid cerium-144 potrebne kakvoće i količine, što bi odigralo odlučnu ulogu u SOX projektu.

Doslovno dva dana prije, 31. siječnja 2018., održan je prvi sastanak Međunarodne nezavisne komisije za istraživanje pojave Ru-106 izotopa u Europi u rujnu i listopadu 2017. godine u Institutu za probleme sigurnosti razvoja nuklearne energije Ruske akademije znanosti (IBRAE RAS).

Vodeći stručnjaci za sigurnost zračenja, ruski i strani, bili su uključeni u ovu komisiju. Konkretno, stručnjaci francuskih i njemačkih nadzornih službi (ISRN i BFS) sudjeluju u radu. U listopadu 2017. godine prvi su prijavili otkrivanje istjecanja rutenija i dali modelne izračune koji upućuju na izvor otpuštanja.

Prije toga, na temelju računalnih simulacija, francuski stručnjaci sugeriraju da se radioaktivni otpuštanje dogodilo u Rusiji – negdje između Volga i Urala, a količina rutenij-106 na mjestu oslobađanja bila je od 100 do 300 terabekkerela (TBk). Njemački stručnjaci, zauzvrat, sugeriraju da se puštanje negdje dogodilo negdje na južnom Uralu, iako se dogodilo da se to moglo dogoditi negdje drugdje na jugu Rusije ili u Kazahstanu. Jedan od glavnih osumnjičenih u istjecanju bio je produkcijska udruga "Mayak" koja se nalazi u južnom Uralu.

Prvi rezultati rada međunarodne komisije objavljeni su u press releaseu na IBRAE RAN web stranici, koja je očito postala rezultat dugih rasprava i kompromisa. Komisija je utvrdila da se na temelju dostupnih podataka isključuju sve posljedice za javno zdravlje. Hipoteza o "medicinskom" podrijetlu Ru-106 – kao medicinskog, terapijskog izvora – praktički je nemoguća (ništa se nije govorilo o verziji satelita – međutim, prije je odbijena od strane IAEA-a).

Međunarodna komisija za rutenija objavila je prve rezultate. Od stranice ibrae.ac.ru

Komisija je, na temelju mjerenja provedenih u Rusiji i drugim europskim zemljama, zaključila da je ukupna aktivnost Ru-106, otkrivena u zraku od kraja rujna do početka listopada 2017., oko 100 TBq. Izračuni modela koji se izvode u različitim zemljama međusobno su konzistentni, ali zbog velikih nesigurnosti trenutno nije moguće zaključiti o točnoj lokaciji izvora rutenija.

U zaključku povjerenstva, napominje se da je u nekim zemljama mala smjesa Ru-103 pronađena u Ru-106. Omjer aktivnosti Ru-106 / Ru-103 bio je isti i odgovarao je vrijednosti značajno relativno novog potrošenog nuklearnog goriva.

Međunarodna komisija također je odlučila da je potrebno prikupiti i provjeriti sve dostupne podatke, izraditi jedinstvenu bazu podataka i ocijeniti kakvoću tih podataka. Stručnjaci će kontaktirati Roshydromet sa zahtjevom da daju podatke o lokalnim meteorološkim uvjetima i dodatnim podacima o mjerenjima uzoraka taloženja. Dodatna mjerenja će se provesti na gore navedenim mjestima (u odnosu na smjer vjetra) onih mjesta gdje je pronađena Ru-106 u Chelyabinsk regiji. Komisija je također smatrala korisnim za dobivanje mjerenja iz Rumunjske na Ru-106 padu zbog velikih vrijednosti Ru-106 aktivnosti koje su tamo pronađene.

"Prema Rosgidrometu, krajem rujna zabilježena je specifična atmosferska pojava protoka zraka prema dolje u Chelyabinsk regiji, a Komisija smatra da bi ti podaci trebali biti uzeti u obzir za daljnje razmatranje" navedeno u izjavi. Odluka ističe to "Rostechnadzor je provodio inspekcije u objektima Saveznog državnog ujedinstvenog poduzeća PO Mayak i SSC RIAR u Dimitrovgradu, koji je obuhvatio razdoblje od kolovoza do studenog 2017. godine, što nije pokazalo odstupanja od normalnih tehnoloških procesa".

Povjerenstvo je odlučilo otvoreno raditi i informirati javnost o rezultatima i zaključcima, a održat će sljedeći sastanak 11. travnja 2018. u Moskvi [4, 5]. Međutim, dok posebna otvorenost nije vidljiva, a novinari dobivaju dodatne informacije na kružnom putu.

Još jednom, nema razloga reći da je oslobađanje rutenij-106 pravi prijetnja javnosti ili čak osoblju. Problem je posve drukčiji: pitanje ozbiljne zabrinutosti načina na koji naša službena tijela reagiraju na takve incidente i informiranje ruske i međunarodne javnosti o njima.

Zaključci francuskih stručnjaka o situaciji s rutenijem – 106

6. veljače 2018. objavljeno je izvješće o internetskoj stranici IRSN-a (Institut za nuklearnu i radijsku sigurnost Francuske) s rezultatima istrage o podrijetlu rutenija-106, pronađenog u Francuskoj i drugim europskim zemljama [1]. Preambula navodi da je izvješće podneseno 31. siječnja na prvom sastanku međunarodne komisije koja je gore navedena. Valja napomenuti da je izvješće napravljeno na dobroj profesionalnoj razini. Zaključci su sasvim razumni, pravilno i pažljivo postavljeni.

Ruska strana nije podnijela ništa takve vrste, barem zbog javnog razmatranja.

U izvješću se mogu zabilježiti sljedeće važne točke.

  1. Promatrane koncentracije rutenij-106 ne bi trebale utjecati na ljudsko zdravlje i okoliš. Ali činjenica da je radionuklid detektiran na tako velikom području pokazuje da je aktivnost u oslobađanju bila vrlo visoka (p. 1).
  2. Oslobađanje najznačajnijeg dijela aktivnosti, 100-300 TBq (trilijuna becquerela), može se pojaviti između 25. i 28. rujna 2017., a posljednja ne duže od 24 sata (str.10).
  3. Za mnoga promatranja točka vremena uzorkovanja premašila je vrijeme tijekom kojeg je ruteni bio prisutan u atmosferi. Uzimajući u obzir ovaj čimbenik, bilježi se padajući gradijent koncentracije rutenij od istoka prema zapadu. Prva zapažanja Ru-106 zabilježena su u Rusiji 23. rujna u Kyshtymu 25. rujna u Argayashu i 26. rujna u Bugulmi na području Deme (Ufa), Metlina i Novogornya (Tablica 2 na stranici 7). Sve navedene postaje nalaze se na jugu Urala. Ove odlagališta su najveća u aktivnostima svih mjerenja (str.6). U drugim zemljama (posebice u Rumunjskoj), uzimajući u obzir korekciju, koncentracije Ru-106 bile su niže (Slika 3 na stranici 5), a tamo je otkriveno Ru-106.Dakle, hipotetsko oslobađanje s područja Zapadne Europe malo je vjerojatno (Slika 5 na stranici 9).
  4. Računalne simulacije temeljene na meteorološkim podacima pokazale su da je radioaktivnost oslobođena u južnim Uralsima mogla širiti diljem Europe i šire (Slika 6 na str. 11-12).
  5. Formiranje plinovitih RuO4 moguće pod određenim uvjetima na temperaturama iznad 100 ° C i značajno se povećava pri temperaturama iznad 120 ° C To se može dogoditi tijekom normalne vitrifikacije otopina koja sadrži fisijske proizvode. Stoga, pri provedbi ovog postupka potrebne su posebne mjere: uporaba posebnih aditiva, posebna pročišćavanja procesnih plinova, itd. Međutim, izbor RuO4 Može se pojaviti i kada otopina koja sadrži fizionomske proizvode nedovoljno ohlađena. Takav scenarij u slučaju nužde može se pojaviti i tijekom procesa povezanih s preradom goriva, a pri izradi izvora iz otopina koji sadrže fisijske proizvode. I plinoviti RuO4 neće se uhvatiti filtrima zraka, dok će drugi radionuklidi (cezij, strontium itd.) biti učinkovito zarobljeni takvim filtrima.To objašnjava činjenicu da je rutenija jedini radionuklid prisutan u emisijama iz takvog hitnog slučaja (str. 14).
  6. Hipoteza podrijetla rutenij-106 iz medicinskih izvora nerealna je. Izvori ove vrste imaju aktivnost od nekoliko MBC (megabekkereli) do nekoliko desetaka MBq, a nema podataka o drugim medicinskim izvorima (str. 13) (naglašavajući aktivnost – od 100 do 300 TBq).
  7. Hipoteza o otpuštanju rutenijuma na velikoj nadmorskoj visini (na primjer, kao posljedica uništenja satelita) nerealna je iz više razloga: takvi termoelektrični generatori radioizotopa uopće se ne koriste na satelitima; u ovom slučaju, mješavina rutenija-103 kratkotrajnog izotopa ne bi bila prisutna; u slučaju pada satelita, vertikalna i horizontalna raspodjela rutenij-106 u atmosferi bi bila potpuno drugačija (str. 18).
  8. Jedina vjerojatna hipoteza ukazuje na razlog pojavljivanja rutenija-106 u atmosferi proces ponovnog procesiranja ozračenog goriva (uključujući i proizvodnju izvora iz nje) (str. 15).
  9. Otkriveni sadržaj rutenija-103 (prosječno 4000 puta manji od sadržaja rutenij-106) sugerira da je izloženost SNF-u prije ponovnog prerade bila mali broj godina (17) – najvjerojatnije oko dvije godine (str.16).To je sasvim moguće u proizvodnji radioaktivnih izvora. U Francuskoj, izloženost SNF-a je 7-10 godina.
  10. Od posebne je važnosti analiza proizvodnje ceriuma 144 za proizvodnju izvora visoke aktivnosti, koji je planiran za održavanje u Mayaku 2017. godine (str. 17).

"Verzija izgleda vrlo realno i objašnjava puno"

Za komentare o događajima vezanim uz istragu, okrenuli smo se na glavu. Laboratorij u radioizotopnom kompleksu Instituta za nuklearna istraživanja, RAS Boris Zhuikov.

Verzija podrijetla rutenija-106, iznesena u nedavnoj publikaciji Figaro [1], izgleda prilično realno i mnogo objašnjava. Ova verzija je da je rutenium-106 oslobođen u postupku primanja radionuklida cerium-144 na Mayak PO (poluživot je 285 dana) za proizvodnju izvora antineutrina koji se temelji na njoj. Izvor je bio potreban za skup i važan zajednički francusko-talijanski eksperiment u Gran Sasso (Italija) [2].

Dugo je bilo jasno da se zabilježene emisije rutenij-106 mogu povezati samo s prilično značajnom količinom istrošenog nuklearnog goriva (SNF). Hipoteze oko podrijetla takve velike količine rutenij-106 – uništavanja medicinskih izvora ili uništavanja satelita – izgledaju posve nerealno.Kao što smo prethodno napisali, "vrlo je vjerojatno da će ovo oslobađanje rutenij-106 proizaći iz ponovnog procesiranja nedovoljno starih SNF-a (1,5-7 godina) ili tehnoloških rješenja (rafinati) nastalih tijekom procesa ponovne prerade SNF-a".

No, nedavno izvješće međunarodne komisije [4, 5] navodi se da je uz rutenij-106, u emisiji pronađen još jedan kratkotrajni rutenium-103 izotop. Prema riječima predstavnika ruske strane, to sugerira da se puštanje nije moglo dogoditi u Mayaku, budući da je izloženost istrošenom gorivu prije prerade je oko 6 godina ili više, a rutenij-103 bi se u potpunosti razbio tijekom tog vremena.

Doista, u Mayaku, redovito obrađuju dobrog starog SNF-a u peći za vitrificiranje. U procesu tehnologije, čisti rutenij-106 se može osloboditi u obliku hlapljivog oksida RuO.4, Kako bi se to spriječilo, rastaljenu masu se uvodi u peć – tvar koja reducira rutenij u nižu valentnu stijenu, koja potiskuje njenu volatilnost.

Osim toga, u tehnologiji obrade pruža se poseban modul za snimanje RuO.4 na sorbentu. Naravno, sve se može dogoditi, ali izgledalo bi sasvim čudno da SNF nije bio dovoljno uvjetovan prije ponovnog prerade, a redukcijsko sredstvo nije bilo uvedeno, a modul za apsorpciju RuO4 nije uspjelo.Uostalom, tehnologija se smatra otpadom: visoko kvalificirani stručnjaci iz Mayaka, Sveučilišnog istraživačkog instituta anorganskih materijala nazvanih nakon A. A. Bochvar i druge institucije dugo su radili za ispravljanje pogrešaka.

Još jedna stvar, kada je provedena posebna, nestandardna obrada. Cerium-144 radionuklid dugo je dobiven iz istrošenog nuklearnog goriva, ali u ovom slučaju potrebna je nova tehnološka razina. Najprije je potrebna velika količina tog radionuklida, a drugo, bilo je potrebno da se dobije proizvod iz relativno novog SNF. Činjenica je da ako uzmemo u obradbu starog istrošenog goriva, tada će u dobivenom ceriumu-144 biti mnogo stabilnih izotopa cerium-140, cerium-142 i drugih nečistoća, a izvor neće biti kompaktan. Zatim je jasno zašto je u ovom slučaju istrošeno nuklearno gorivo obrađeno kraćim kašnjenjem.

Kemijska tehnologija za odvajanje cerium-144 od SNF je u načelu poznata. U pravilu se cerij izlučuje iz vodenih kiselih otopina SNF, pretvarajući ga u tetravalentno stanje Ce+4, Zbog toga se u vodenu otopinu uvode različiti oksidacijski agensi. No, istodobno se može formirati RuO4, koji je hlapljiv, a redukcijsko sredstvo (kao u postupku vitrifikacije) ne može se uvesti – inače se cerij ne može ekstrahirati na taj način.Ako se istodobno zagrijavaju vodene otopine, rutenij će letjeti.

Na izlazu ventilacije "vrućih" komora, gdje se obrada obično izvodi, naravno, postoje filtri, ali ako su to samo obični aerosolni filteri, a ne poseban sorbent za RuO4 (kao u staklenoj peći), neće potpuno apsorbirati rutenij-106. Poruka francuskih znanstvenika navodi da za dobivanje željene količine cerium-144 (stotine tisuća kurija) potrebno je obrađivati ​​nekoliko tona istrošenog nuklearnog goriva, ali to nije bilo moguće. S obzirom na veličinu, to je sasvim u skladu s procjenom količine rutenij-106 promatranog u otpuštanju – 100-300 terabekkvalela (3000-8000 kurija), uzimajući u obzir razliku u prinosu, poluživotu i činjenici da nisu svi rutenij, naravno, odletjeli. Dakle, sve, u načelu, izgleda stvarno.

Nadalje, kako bi se potvrdila ili opovrgla ta mogućnost, potrebno je detaljno analizirati tehnologiju za identificiranje cerija 144 i uvjete njegove primjene.

Boris Zhuikov


1. Učite u franko-talijanskoj dobi od onečišćenja au ruthénium 106?
2. SOX projekt.
3. SOX Press release – 1. veljače 2018. godine.
4. Priopćenje za javnost na engleskom jeziku. jezik.
5. Priopćenje za javnost na ruskom jeziku.
6. B. Zhuikov "Neovisno povjerenstvo je neophodno" // TrV-Science, br. 244 od 19. prosinca 2017. godine.


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: :???: :?: :!: