Er gidden af ​​ruthenium-106 afsløret?

Er gidden af ​​ruthenium-106 afsløret?

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

Natalia Demina

Natalia Demina

Se også de tidligere materialer om dette emne: "Hvor kunne ruthenium kommer fra", "Der kræves en uafhængig kommission" (konklusioner af B. Zhuikov i slutningen af ​​2017), "Mystisk ruthenium" (rapport fra Rosatom pressekonference og repræsentanten for "Mayak" ), svar fra Boris Zhuikov til nye spørgsmål af avisens læsere.

Der er intet hemmelighed, der ikke bliver tydeligt med tiden. 2. februar 2018 Fransk avis Le figaro offentliggjorde resultaterne af undersøgelsen af ​​udslippet af ruthenium-106 [1]. Med henvisning til franske atomfysikers opfattelse fremlagde avisen en version, hvor frigørelseskilden måske var Mayak, men det skete som følge af udførelsen af ​​arbejdet i henhold til en kontrakt, der var forbundet med et udenlandsk videnskabeligt forsøgseksperiment.

Afslutter artiklen i Le Figaro rutheniumfrigivelsessagen?

Ifølge Figaro, i majak blev cerium-144 produceret på rækkefølgen af ​​det franske kommissariat for atom- og alternativ energi (Commissariat à l'Energie atomique et auxénergies alternatives, CEA) og det italienske nationale institut for kernefysik (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare , INFN).

I 2012 modtog to institutter tilskud på i alt 5 millioner euro fra Det Europæiske Forskningsråd (European ResearchRådet, ERC) til at gennemføre et nyt eksperiment med den allerede eksisterende højfølsomme detektor "Borexino" (Borexino), hvorved sol neutrin og antineutrinos fra jordens interiør tidligere blev undersøgt i et underjordisk laboratorium i Gran Sasso-bjergkæden (Italien). Projektet skulle begynde i 2017 og færdiggøres om to år; måske ville dette åbne en ny æra i partikelfysik og kosmologi [2]. Projektet involverede russiske forskere fra førende forskningscentre.

For SOX-projektet (Short Distance Neutrino Oscillations med boreXino) var der brug for en kunstig kilde til antineutrino – et cerium-144 radionuklid, som blev produceret af Mayak. Tilsyneladende sluttede eksperimentet i fiasko. Det er muligt, at emissionerne af ruthenium-106 ved udgangen af ​​september 2017 er netop relateret til udførelsen af ​​disse værker.

De kendte fakta er som følger. Den 1. februar 2018 blev SOX-projektet afsluttet "på grund af manglende evne til at producere en radioaktiv kilde med de krævede egenskaber" [3]. I en pressemeddelelse af projektet bemærkes, at Mayak i december 2017 meddelte, at det ikke ville være i stand til at producere cerium-144 radionuklid af den krævede kvalitet og mængde, hvilket ville spille en afgørende rolle i SOX-projektet.

Bogstaveligt talt to dage før, den 31. januar 2018, blev det første møde i Den Internationale Uafhængige Kommission til at studere fremkomsten af ​​Ru-106 isotop i Europa i september-oktober 2017 afholdt ved Institut for Problemer for Sikker Udvikling af Nuklear Energi fra Det Russiske Videnskabsakademi (IBRAE RAS).

Ledende strålingssikkerhedseksperter, både russiske og udenlandske, var involveret i denne kommission. Eksperter fra de franske og tyske overvågningstjenester (ISRN og BFS) deltager især i arbejdet. I oktober 2017 var de de første til at rapportere detektion af rutheniumlækage og leverede modelberegninger, der angiver kilden til frigivelsen.

Tidligere, på grundlag af computersimuleringer, foreslog franske eksperter, at der fandt sted radioaktiv frigivelse i Rusland – et sted mellem Volga og Urals, og mængden af ​​ruthenium-106 ved frigivelsespunktet var fra 100 til 300 terabekkerels (TBk). Tyske eksperter på sin side foreslog, at udgivelsen skete et eller andet sted i de sydlige Urals, idet der dog blev foretaget en forbehold om, at dette kunne være sket et andet sted i det sydlige Rusland eller i Kasakhstan. En af de vigtigste mistænkte i lækagen var produktionsforeningen "Mayak", som ligger i den sydlige Urals.

De første resultater af arbejdet i den internationale kommission blev offentliggjort i en pressemeddelelse på IBRAE RANs hjemmeside, der tilsyneladende blev resultatet af lange diskussioner og kompromiser. Kommissionen konstaterede, at der på grundlag af de tilgængelige data ikke er nogen konsekvenser for folkesundheden. Hypotesen om den "medicinske" oprindelse af Ru-106 – som en medicinsk, terapeutisk kilde – er praktisk talt umulig (der blev ikke sagt noget om versionen om satellitten – men den blev forkastet af IAEA før).

Den internationale rutheniumkommission har offentliggjort de første resultater. Fra webstedet ibrae.ac.ru

Kommissionen konkluderede på grundlag af målinger i Rusland og andre europæiske lande, at den samlede aktivitet af Ru-106, der blev opdaget i luften fra slutningen af ​​september til begyndelsen af ​​oktober 2017, er omkring 100 TBq. Modelberegninger udført i forskellige lande er i overensstemmelse med hinanden, men på grund af de store usikkerheder er det for øjeblikket ikke muligt at konkludere om den nøjagtige placering af rutheniumkilden.

I afslutningen af ​​Kommissionen bemærkes det, at der i nogle lande blev fundet en lille blanding af Ru-103 i Ru-106. Forholdet mellem aktiviteten af ​​Ru-106 / Ru-103 var den samme og svarede til værdikarakteristikken for relativt frisk brugt nukleart brændsel.

Den internationale kommission besluttede også, at det var nødvendigt at indsamle og verificere alle tilgængelige data, danne en enkelt database og vurdere kvaliteten af ​​disse data. Eksperter vil kontakte Roshydromet med en anmodning om at levere data om lokale meteorologiske forhold og yderligere data om målinger af deponeringsprøver. Yderligere målinger udføres på punkter ovenfor (i forhold til vindretningen) af de steder, hvor Ru-106 blev fundet i Chelyabinsk regionen. Kommissionen fandt det også nyttigt at opnå målinger fra Rumænien på Ru-106-faldfald på grund af de store værdier af Ru-106-aktivitet, der blev fundet der.

"Ifølge Rosgidromet blev der observeret et specifikt atmosfærisk fænomen af ​​nedadgående luftstrøm i Chelyabinsk-regionen i slutningen af ​​september. Kommissionen mener, at disse data bør tages i betragtning for yderligere overvejelse" bemærkes i erklæringen. Afgørelsen understreger det "Rostechnadzor har foretaget inspektioner på faciliteterne i Federal State Unitary Enterprise PO Mayak og SSC RIAR i Dimitrovgrad, der dækker perioden fra august til november 2017, hvilket ikke afslørede afvigelser fra normale teknologiske processer.

Kommissionen besluttede at arbejde åbent og informere offentligheden om resultaterne og konklusionerne og vil afholde sit næste møde den 11. april 2018 i Moskva [4, 5]. Men mens den særlige åbenhed ikke er synlig, og journalister får yderligere oplysninger i rundkørslen.

Endnu en gang er der ingen grund til at sige, at frigivelsen af ​​ruthenium-106 var en reel trussel mod offentligheden eller endda til personale. Problemet er helt anderledes: det er et spørgsmål om alvorlig bekymring for, hvordan vores officielle organer reagerer på sådanne hændelser og informerer den russiske og internationale offentlighed om dem.

Konklusioner fra de franske eksperter om situationen med ruthenium-106

Den 6. februar 2018 blev der offentliggjort en rapport på webstedet IRSN (Institute for Nuclear and Radiation Safety of France) med resultaterne af en undersøgelse af oprindelsen af ​​ruthenium-106, fundet i Frankrig og andre europæiske lande [1]. I præamblen hedder det, at rapporten blev indsendt den 31. januar på det første møde i den ovennævnte internationale kommission. Det er værd at bemærke, at rapporten blev lavet på et godt fagligt niveau. Konklusionerne er ret rimelige, angivet korrekt og omhyggeligt nok.

Den russiske side indgav ikke noget af den art, i det mindste for offentligt overvejelse.

Rapporten kan noteres på følgende vigtige punkter.

  1. De observerede koncentrationer af ruthenium-106 bør ikke have nogen indvirkning på menneskers sundhed og miljøet. Men det faktum, at radionukliden blev registreret på et så stort område, tyder på, at aktiviteten i frigivelsen var meget høj (s. 1).
  2. Udgivelsen af ​​den væsentligste del af aktiviteten, 100-300 TBq (billioner becquerel), kan forekomme mellem 25. september og 28. 2017 og varer senest 24 timer (s. 10).
  3. For mange observationspunkter oversteg prøveudtagningsperioden det tidspunkt, hvor ruthenium var til stede i atmosfæren. Under hensyntagen til denne faktor noteres en faldende gradient af rutheniumkoncentration fra øst til vest. De første observationer af Ru-106 blev registreret i Rusland den 23. september i Kyshtym den 25. september i Argayash og den 26. september i Bugulma, i Dema (Ufa), i Metlino og Novogorny (tabel 2 på side 7). Alle listede stationer er placeret i den sydlige del af Urals. Disse aflejringer er den højeste aktivitet i alle målinger (s. 6). I andre lande (især i Rumænien), under hensyntagen til korrektionen var koncentrationerne af Ru-106 lavere (figur 3 på side 5), og der blev Ru-106 opdaget senere.Således er en hypotetisk frigivelse fra Vesteuropa ikke sandsynlig (figur 5 på side 9).
  4. Computersimuleringer baseret på meteorologiske data viste, at radioaktivitet frigivet i de sydlige uraler kunne have spredt sig bredt i hele Europa og hinsides (figur 6 på s. 11-12).
  5. Dannelse af gasformigt RuO4 mulig under visse betingelser ved temperaturer over 100 ° C og signifikant forøget ved temperaturer over 120 ° C. Dette kan ske under normal glasering af opløsninger indeholdende fissionsprodukter. Derfor skal der udføres særlige forholdsregler ved brug af denne proces: anvendelse af særlige tilsætningsstoffer, speciel rensning af procesgasser mv. Valget af RuO4 Det kan også forekomme, når opløsningen, der indeholder fissionsprodukter, er utilstrækkeligt afkølet. Et sådant nødsituation kan forekomme både under processerne i forbindelse med behandling af brændstof og under fremstillingen af ​​kilder fra opløsninger indeholdende fissionsprodukter. Og gasformige RuO4 vil ikke blive fanget af luftfiltre, mens andre radionuklider (cæsium, strontium osv.) vil blive fanget effektivt af sådanne filtre.Dette forklarer det faktum, at ruthenium er det eneste radionuklid, der er til stede i emissioner fra en sådan nødsituation (s. 14).
  6. Hypotesen om oprindelsen af ​​ruthenium-106 fra medicinske kilder er urealistisk. Kilder af denne type har aktivitet fra flere MBC'er (megabekkereli) til flere dusin MBq hver, og der er ingen oplysninger om andre medicinske kilder (s. 13) (fremhæver aktiviteten – fra 100 til 300 TBq).
  7. Hypotesen for rutheniumfrigivelse ved høj højde (for eksempel som følge af satellittødelæggelse) er urealistisk af flere grunde: Sådanne radioisotop termoelektriske generatorer anvendes slet ikke på satellitter; i dette tilfælde ville tilsætningen af ​​ruthenium-103 kortvarig isotop ikke være til stede; i tilfælde af en faldende satellit ville den vertikale og vandrette fordeling af ruthenium-106 i atmosfæren være helt anderledes (s. 18).
  8. Den eneste plausible hypotese angiver som en grund til udseendet af ruthenium-106 i atmosfæren processen med oparbejdning af bestrålet brændsel (herunder fremstilling af kilder derfra) (s. 15).
  9. Det detekterede indhold af ruthenium-103 (i gennemsnit 4000 gange mindre end indholdet af ruthenium-106) antyder, at SNF-eksponeringen før oparbejdning var et lille antal år (s. 17) – sandsynligvis ca. to år (s. 16).Dette er helt muligt i produktionen af ​​radioaktive kilder. I Frankrig er SNF eksponering 7-10 år.
  10. Af særlig betydning er analysen af ​​produktionen af ​​cerium-144 til fremstilling af en kilde med høj aktivitet, som var planlagt til at blive afholdt i Mayak i 2017 (s. 17).

"Versionen ser meget rigtig ud og forklarer meget"

For kommentarer til begivenhederne i forbindelse med undersøgelsen vendte vi os til hovedet. Laboratorium for radioisotopkomplekset ved Institut for Kerneforskning, RAS Boris Zhuikov.

Versionen af ​​oprindelsen af ​​ruthenium-106, fremført i den nylige udgivelse af Figaro [1], ser rigtig rigtig ud og forklarer meget. Denne version er, at ruthenium-106 blev frigivet i processen med at modtage cerium-144 radionuklidet ved Mayak PO (halveringstiden er 285 dage) til fremstilling af en antineutrinkilde baseret på den. Kilden var nødvendig for det dyre og vigtige fælles fransk-italienske eksperiment i Gran Sasso (Italien) [2].

Det har længe været klart, at de registrerede emissioner af ruthenium-106 kun kan associeres med oparbejdning af en forholdsvis betydelig mængde brugt nukleart brændsel (SNF). Hypoteser om oprindelsen af ​​en så stor mængde ruthenium-106 – ødelæggelsen af ​​medicinske kilder eller ødelæggelsen af ​​satellitten – ser helt urealistisk ud.Som vi skrev tidligere [6], "er det meget sandsynligt, at denne frigivelse af ruthenium-106 stammede fra oparbejdning af utilstrækkeligt alderen SNF (1,5-7 år) eller fra teknologiske løsninger (raffinater) dannet under SNF-oparbejdningsprocessen."

Men en nylig rapport fra en international kommission [4, 5] fastslår, at der sammen med ruthenium-106 også blev fundet noget mere kortvarigt ruthenium-103-isotop i emissionerne. Ifølge repræsentanter for den russiske side antyder dette, at frigivelsen ikke kunne forekomme i Mayak, da brugt brændstofeksponering før oparbejdning er omkring 6 år eller mere, og ruthenium-103 ville være fuldstændigt desintegreret i løbet af denne tid.

Faktisk på Mayak behandler de regelmæssigt velrenommeret SNF i en glasovneovn. I teknologiprocessen kan ren ruthenium-106 frigives i form af flygtig RuO oxid.4. For at forhindre dette indføres smeltet masse i ovnen – et stof, som reducerer ruthenium til en lavere valence tilstand, hvilket undertrykker dets volatilitet.

Derudover leveres et specielt modul til indfangning af RuO i forarbejdningsteknologien.4 på sorbenten. Selvfølgelig kan alt ske, men det ville se ret mærkeligt ud, hvis SNF ikke var tilstrækkeligt konditioneret før oparbejdning, og reduktionsmidlet blev ikke introduceret, og modulet til absorption af RuO4 fungerede ikke.Tværtimod betragtes teknologien som affald: højt kvalificerede specialister fra "Mayak", All-Russian Research Institute of Inorganic Materials. A. A. Bochvar og andre institutioner har arbejdet i mange år for at fejle det.

En anden ting, når udført en særlig, ikke-standard behandling. Cerium-144 radionuklid blev opnået fra brugt nukleart brændsel i lang tid, men i dette tilfælde var et nyt teknologisk niveau nødvendigt. For det første var en stor mængde af dette radionuklid påkrævet, og for det andet var det nødvendigt at opnå et produkt fra relativt frisk SNF. Faktum er, at hvis vi tager til oparbejdning af det gamle brugte brændsel, vil der i den opnåede cerium-144 være mange stabile isotoper af cerium-140, cerium-142 og andre urenheder, og kilden vil ikke vise sig at være kompakt. Så er det klart, hvorfor det brugte brændsel blev behandlet med kortere forsinkelse.

Den kemiske teknologi til adskillelse af cerium-144 fra SNF er i princippet kendt. Som regel ekstraheres cerium fra vandige sure opløsninger af SNF, der omdannes til den tetravalente tilstand af Ce+4. Til dette indføres forskellige oxidationsmidler i den vandige opløsning. Men så kan RuO også dannes4, som er flygtig, og reduktionsmidlet (som i vitrifikationsprocessen) ikke kan introduceres – ellers kan cerium ikke ekstraheres på denne måde.Hvis de vandige opløsninger samtidig opvarmes, flyver ruthenium.

Ved udgangen af ​​ventilationen af ​​"varme" kamre, hvor der normalt udføres forarbejdning, er der naturligvis filtre, men hvis det kun er almindelige aerosolfiltre og ikke en speciel sorbent til RuO4 (som i en glasovneovn), vil de ikke helt absorbere ruthenium-106. Meddelelsen fra franske forskere hedder, at for at opnå den ønskede mængde cerium-144 (som er hundreder af tusindvis af kurier), blev der krævet flere tons brugt nukleart brændsel, men det var ikke muligt. I størrelsesorden er dette helt i overensstemmelse med et estimat af mængden af ​​ruthenium-106 observeret i frigivelsen – 100-300 terabekquerels (3000-8000 curies) under hensyntagen til forskellen i udbytter, halveringstider og det faktum, at ikke alt ruthenium selvfølgelig fløj væk. Så alt ser i princippet rigtigt ud.

For at bekræfte eller modbevise denne mulighed er det desuden nødvendigt at analysere i detaljer teknologien til identifikation af cerium-144 og betingelserne for dens gennemførelse.

Boris Zhuikov


1. Une commande franco-italienne à l'origine de la pollution de ruthénium 106?
2. SOX projektet.
3. SOX Pressemeddelelse – 1. februar 2018.
4. Pressemeddelelse på engelsk. sprog.
5. Pressemeddelelse på russisk.
6. B. Zhuikov "En uafhængig kommission er nødvendig" // TrV-Science, nr. 244 af 19. december 2017.


Like this post? Please share to your friends:
Skriv et svar

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