Je odhalena hádanka ruthenium-106?

Je odhalena hádanka ruthenium-106?

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

Natalia Demina

Natalia Demina

Viz též předchozí materiály k tomuto tématu: "Odkud může pocházet ruthenium", "Je zapotřebí nezávislé komise" (závěry B. Zhuikova na konci roku 2017), "Tajemné ruthenium" (zpráva z tiskové konference Rosatom a zástupce "Mayak" ), odpovědi Borisa Žuikova na nové otázky čtenářů novin.

Není nic tajného, ​​které by se časem nezjistilo. 2. února 2018 francouzské noviny Le figaro publikoval výsledky šetření úniku ruthenia-106 [1]. S odkazem na názor francouzských jaderných fyziků noviny předložily verzi, že zdrojem propuštění byl koneckonců Mayak, ale to se stalo v důsledku výkonu práce na základě smlouvy spjaté se zahraničním vědeckým výzkumem.

Má článek v Le Figaro zakončit případ uvolnění ruthenia?

Podle Figara v Mayaku byl cerium-144 vyroben na základě příkazu francouzského komisaře pro atomovou a alternativní energii (CEA) a Italského národního institutu jaderné fyziky (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare INFN).

V roce 2012 získaly dva instituce granty ve výši 5 milionů eur od Evropské rady pro výzkum (Evropský výzkumRada, ERC) provést nový experiment s již existujícím vysoce citlivým detektorem "Borexino" (Borexino), pomocí něhož byly předtím studovány solární neutriny a antineutriny z vnitrozemí země v podzemní laboratoři v pohoří Gran Sasso (Itálie). Projekt měl začít v roce 2017 a měl být dokončen za dva roky; snad by to mohlo otevřít novou dobu ve fyzice částic a kosmologii [2]. Projekt se zabýval ruskými vědci z předních výzkumných center.

Pro projekt SOX (kmitočtové kmity Neutrino s boreXino) byl zapotřebí umělý zdroj antineutrino – radionuklid cerium-144, který produkoval Mayak. Zjevně experiment skončil selháním. Je možné, že emise ruthenia-106 na konci září 2017 jsou přesně spjaty s chováním těchto prací.

Známé skutečnosti jsou následující. Dne 1. února 2018 byl projekt SOX ukončen "kvůli neschopnosti produkovat radioaktivní zdroj s požadovanými vlastnostmi" [3]. V tiskové zprávě o projektu je třeba poznamenat, že v prosinci 2017 Mayak oznámil, že nebude schopen vyrábět radionuklid cerium-144 požadované jakosti a množství, což by hrálo rozhodující roli v projektu SOX.

Doslova před dvěma dny, 31. ledna 2018, se uskutečnilo první setkání Mezinárodní nezávislé komise pro studium vzniku izotopu Ru-106 v Evropě v září-říjnu 2017 v Institutu pro problémy bezpečného rozvoje jaderné energie ruské akademie věd (IBRAE RAS).

Vedoucí odborníci na radiační bezpečnost, ruští i zahraniční, byli do této komise zapojeni. Především se na něm podílejí odborníci z francouzských a německých monitorovacích služeb (ISRN a BFS). V říjnu 2017 byli prvními, kdo ohlásili zjištění úniku ruthenia a poskytli modelové výpočty, které uvádějí zdroj uvolnění.

Dříve na základě počítačových simulací francouzští experti naznačili, že v Rusku došlo k radioaktivnímu uvolnění – někde mezi Volgem a Uraly a množství ruthenia-106 v uvolňovacím bodě bylo od 100 do 300 terabekkerelů (TBk). Němečtí odborníci naopak naznačili, že propuštění se stalo někde v jižním Uralu, avšak učinilo si výhradu, že se to mohlo stát někde jinde na jihu Ruska nebo v Kazachstánu. Jedním z hlavních podezřelých v úniku byla produkce asociace "Mayak", která se nachází v jižním Uralu.

První výsledky práce mezinárodní komise byly zveřejněny v tiskové zprávě na internetové stránce IBRAE RAN, která se zřejmě stala výsledkem zdlouhavých diskusí a kompromisů. Komise vzala na vědomí, že na základě dostupných údajů jsou vyloučeny veškeré důsledky pro veřejné zdraví. Hypotéza o "lékařském" původu Ru-106 jako lékařského, terapeutického zdroje – je prakticky nemožná (nebylo řečeno o verzi o družici – to však byla dříve odmítnuta MAAE).

Mezinárodní komise pro ruthenium vydala první poznatky. Z webu ibrae.ac.ru

Komise na základě měření provedených v Rusku a dalších evropských zemích došla k závěru, že celková aktivita Ru-106, zjištěná ve vzduchu od konce září do začátku října 2017, činí přibližně 100 TBq. Modelové výpočty prováděné v různých zemích jsou vzájemně konzistentní, ale kvůli velkým nejistotám není v současné době možné dospět k závěru o přesném umístění zdroje ruthenia.

V závěru komise je třeba poznamenat, že v některých zemích byla v Ru-106 nalezena malá přísada Ru-103. Poměr aktivity Ru-106 / Ru-103 byl stejný a odpovídal hodnotě charakteristické pro poměrně čerstvé vyhořelé jaderné palivo.

Mezinárodní komise rovněž rozhodla, že je nezbytné shromáždit a ověřit všechny dostupné údaje, vytvořit jednotnou databázi a posoudit kvalitu těchto údajů. Odborníci se obrátí na Roshydromet se žádostí o poskytnutí údajů o místních meteorologických podmínkách a dalších údajů o měření vzorků depozice. Další měření se budou provádět v bodech nad (vzhledem ke směru větru) těch míst, kde byl Ru-106 nalezen v oblasti Čeljabinsk. Komise také považovala za užitečné získat měření z Rumunska o spadu Ru-106 kvůli velkým hodnotám aktivity Ru-106.

"Podle Rosgidrometu byl v Čeljabinsku koncem září pozorován specifický atmosférický jev poklesu proudění vzduchu. Komise se domnívá, že tyto údaje by měly být vzaty v úvahu pro další úvahy," v prohlášení. Toto rozhodnutí zdůrazňuje "Rostechnadzor provedl inspekce v zařízení Federálního státního jednotného podniku PO Mayak a SSC RIAR v Dimitrovgradu, který pokrýval období od srpna do listopadu 2017, který nezjistil žádné odchylky od běžných technologických procesů."

Komise se rozhodla otevřeně pracovat a informovat veřejnost o výsledcích a závěrech a bude se konat 11. dubna 2018 v Moskvě [4, 5]. Nicméně, zatímco zvláštní otevřenost není vidět, a novináři získat další informace kruhový objezd.

Znovu není důvod uvádět, že uvolňování ruthenium-106 je skutečnou hrozbou pro veřejnost nebo dokonce pro personál. Problém je zcela jiný: je to otázka vážného znepokojení, jak naše úřední subjekty reagují na takové případy a informují o nich ruskou a mezinárodní veřejnost.

Závěry francouzských odborníků o situaci s ruthenium-106

Dne 6. února 2018 byla zveřejněna zpráva na internetové stránce IRSN (Institut pro jadernou a radiační bezpečnost Francie) s výsledky šetření původu ruthenium-106 ve Francii a dalších evropských zemích [1]. V preambuli se uvádí, že zpráva byla předložena dne 31. ledna na prvním zasedání výše zmíněné mezinárodní komise. Je třeba poznamenat, že zpráva byla vypracována na dobré profesionální úrovni. Závěry jsou zcela rozumné, správně a dostatečně pečlivě stanoveny.

Ruská strana nepředložila nic takového, alespoň z veřejného hlediska.

Ve zprávě je možné zaznamenat následující důležité body.

  1. Pozorované koncentrace ruthenia-106 by neměly mít žádný vliv na lidské zdraví a životní prostředí. Ale skutečnost, že radionuklid byl detekován na tak rozsáhlém území, naznačuje, že aktivita v uvolnění byla velmi vysoká (s. 1).
  2. Uvolnění nejvýznamnější části aktivity, 100-300 TBq (trillion becquerel), se může objevit v období od 25. do 28. září 2017 a trvá nejdéle 24 hodin (str. 10).
  3. U mnoha pozorovacích bodů doba vzorkování překročila dobu, během které byl ruthenium přítomen v atmosféře. Při zohlednění tohoto faktoru je zaznamenán klesající gradient koncentrace ruthenia z východu na západ. První pozorování Ru-106 byly zaznamenány v Rusku Kishtim 23. září 25. září a 26. září byl Argayash Bugulma, v blízkosti Dema (Moscow), a v Metlino Novogorny (tabulka. 2 na str. 7). Všechny uvedené stanice jsou umístěny na jihu Uralu. Tato depozice jsou nejvyšší ve všech měřeních (str. 6). V jiných zemích (zejména v Rumunsku), s přihlédnutím k korekci, byly koncentrace Ru-106 nižší (obr. 3 na straně 5) a později zde byla objevena Ru-106.Takže hypotetické uvolnění z území západní Evropy je nepravděpodobné (obr. 5 na straně 9).
  4. Počítačové simulace založené na meteorologických údajích ukázaly, že radioaktivita uvolněná v jižním Uralu se mohla rozšířit v celé Evropě i mimo ni (obr. 6 na str. 11-12).
  5. Tvorba plynného RuO4 možné za určitých podmínek při teplotách nad 100 ° C a výrazně vzrůst při teplotách nad 120 ° C. To se může objevit během normálního vitrifikace roztoků obsahujících štěpné produkty. Při provádění tohoto procesu jsou proto vyžadována zvláštní opatření: použití speciálních přísad, speciální čištění procesních plynů atd. Výběr ruby ​​RuO4 Může se také objevit, když roztok obsahující štěpné produkty není dostatečně ochlazován. Takový nouzový scénář se může objevit jak během procesů spojených se zpracováním paliva, tak při výrobě zdrojů z roztoků obsahujících štěpné produkty. A plynný RuO4 nebudou zachyceny vzduchovými filtry, zatímco jiné rádionuklidy (cesium, stroncium atd.) budou účinně zachyceny těmito filtry.To vysvětluje skutečnost, že ruthenium je jediným radionuklidem přítomným v emisích z takové nouze (str. 14).
  6. Hypotéza původu ruthenium-106 ze zdravotních zdrojů je nerealistická. Zdroje tohoto druhu mají aktivitu od několika MBC (megabekkereli) až po několik desítek MBq a žádné informace o jiných lékařských zdrojích (str. 13) (zvýraznění aktivity – od 100 do 300 TBq).
  7. Hypotéza uvolňování rutenia ve vysokých nadmořských výškách (například v důsledku ničení družice) je nerealistická z několika důvodů: takové radioizotopové termoelektrické generátory se vůbec nepoužívají na družicích; v tomto případě by nebyla přítomna směs krátkodobého izotopu ruthenia-103; v případě pádu družice by bylo vertikální a horizontální rozložení ruthenia-106 v atmosféře zcela odlišné (str. 18).
  8. Jedinou věrohodnou hypotézou je jako příčina vzplanutí ruthenium-106 v atmosféře proces přepracování ozařovaného paliva (včetně výroby zdrojů z něj) (str. 15).
  9. Zjištěný obsah ruthenia-103 (průměrně 4000 krát nižší než obsah ruthenia-106) naznačuje, že expozice SNF před opětovným zpracováním byla malá řada let (s. 17) – s největší pravděpodobností asi dva roky (str. 16).To je docela možné při výrobě radioaktivních zdrojů. Ve Francii je expozice SNF 7-10 let.
  10. Zvláštní význam má analýza výroby ceriu-144 pro výrobu zdroje vysoké aktivity, která se měla konat v Mayaku v roce 2017 (str. 17).

"Verze vypadá velmi reálně a vysvětluje hodně"

Pro připomínky k událostem souvisejícím s vyšetřováním jsme se obrátili na hlavu. Laboratoř radioizotopového komplexu Ústavu pro jaderný výzkum, RAS Boris Zhuikov.

Verze původu ruthenium-106, předložená v nedávné publikaci Figaro [1], vypadá docela reálná a vysvětluje hodně. Tato verze spočívá v tom, že ruthenium-106 byl uvolněn v procesu příjmu radionuklidu cerium-144 u Mayak PO (poločas rozpadu je 285 dní) pro výrobu antineutrino zdroje na jeho základě. Zdroj byl nezbytný pro nákladný a důležitý společný francouzsko-italský experiment v Gran Sasso (Itálie) [2].

Již dávno bylo zřejmé, že zaznamenané emise ruthenia-106 mohou být spojeny pouze s přepracováním poměrně významného množství vyhořelého jaderného paliva (SNF). Hypotézy o vzniku takového velkého množství ruthenium-106 – ničení lékařských zdrojů nebo zničení satelitu – vypadají zcela nerealisticky.Jak jsme psali dříve [6], "je velmi pravděpodobné, že toto uvolňování ruthenium-106 pochází z přepracování nedostatečně stárnutého vyhořelého jaderného paliva (1,5-7 let) nebo z technologických roztoků (rafinátů) vzniklých při zpracování vyhořelého jaderného paliva".

Nedávná zpráva mezinárodní komise [4, 5] však uvádí, že spolu s ruthenium-106 se v emisích objevil i další krátkotrvající izotop ruthenium-103. Podle představitelů ruské strany to naznačuje, že u Mayaku nedošlo k uvolnění, protože expozice vyhořelého paliva před opětovným zpracováním je asi 6 a více let a během tohoto období by se ruthenium-103 úplně rozpadl.

Ve městě Mayak pravidelně zpracovávají dobře starý SNF ve vitrifikační peci. Při technologickém procesu může být čistý ruthenium-106 uvolňován ve formě těkavého oxidu rutičitého.4. Aby se tomu zabránilo, do pece se zavádí roztavená hmota – látka, která snižuje ruthenium na nižší valenční stav, který potlačuje jeho těkavost.

Kromě toho je v technologii zpracování dodáván speciální modul pro snímání RuO.4 na sorbentu. Samozřejmě se může stát všechno, ale zdálo by se být docela zvláštní, kdyby SNF nebyl dostatečně kondicionován před přepracováním a redukční činidlo nebylo zavedeno a modul pro absorpci RuO4 nefungovalo.Koneckonců, technologie je považována za odpad: vysoce kvalifikovaní specialisté z Mayak, All-ruský výzkumný ústav anorganických materiálů pojmenovaný po A. A. Bochvar a další instituce pracují již řadu let, aby je odladili.

Další věc, když provádí speciální, nestandardní zpracování. Radionuklid Cerium-144 byl dlouhodobě získáván z vyhořelého jaderného paliva, avšak v tomto případě je zapotřebí nové technologické úrovně. Nejprve bylo zapotřebí velké množství tohoto rádionuklidu a za druhé bylo požadováno získání produktu z poměrně čerstvého SNF. Faktem je, že pokud budeme využívat staré vyhořelé palivo, pak ve získaném ceriu-144 bude mnoho stabilních izotopů cerium-140, cerium-142 a dalších nečistot a zdroj nebude kompaktní. Pak je jasné, proč se vyhořelé jaderné palivo v tomto případě zpracovalo s kratším zpožděním.

Chemická technologie pro oddělení ceriu-144 od SNF je v zásadě známa. Cerium se zpravidla extrahuje z vodných kyselých roztoků SNF a přemění je do čtyřmocného stavu Ce+4. K tomu se do vodného roztoku zavádí různé oxidační činidla. Ale zároveň může být vytvořeno RuO4, který je prchavý, a redukční činidlo (jako v vitrifikačním procesu) nemůže být zavedeno – jinak se cerium nemůže extrahovat tímto způsobem.Pokud se současně zahřívají vodné roztoky, pak bude ruthenium letět.

Při odchodu z ventilace "horkých" komor, kde se obvykle provádí zpracování, existují samozřejmě filtry, ale pokud jsou to jen obyčejné aerosolové filtry a nikoli speciální sorbent pro RuO4 (jako v vitrifikační peci), nebudou zcela absorbovat ruthenium-106. Poselství francouzských vědců uvádí, že pro získání požadovaného množství cerium-144 (což je stovky tisíc kurií) bylo nutné zpracovat několik tun vyhořelého jaderného paliva, což však nebylo možné. Podle velikosti je to zcela shodné s odhadovaným množstvím ruthenia-106 zjištěným při uvolňování – 100-300 terabekverelů (3000-8000 curies), přičemž se vezme v úvahu rozdíl výnosů, poločasů a skutečnost, že ne všechny ruthenium samozřejmě odletěly. Takže všechno, v zásadě, vypadá skutečně.

Pro potvrzení nebo vyvrácení této možnosti je třeba podrobně analyzovat technologii extrakce cerium-144 a podmínky pro jeho realizaci.

Boris Zhuikov


1. Nevybaveno francouzsko-italského původu znečištění autem 106?
2. Projekt SOX.
3. SOX Tisková zpráva – 1. února 2018.
4. Tisková zpráva v angličtině. jazyku.
5. Tisková zpráva v ruštině.
6. B. Zhuikov "Nezávislá komise je nezbytná" // TrV-Science, č. 244 z 19. prosince 2017.


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