Er gleden av ruthenium-106 avslørt?

Er gleden av ruthenium-106 avslørt?

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

Natalia Demina

Natalia Demina

Se også de tidligere materialene om dette emnet: "Hvor kan ruthenium kommer fra", "Det er nødvendig med en uavhengig kommisjon" (konklusjoner av B. Zhuikov ved utgangen av 2017), "Mystisk ruthenium" (rapport fra Rosatom pressekonferanse og representanten for "Mayak" ), svar fra Boris Zhuikov på nye spørsmål av aviserens lesere.

Det er ikke noe hemmelighet som ikke vil bli tydelig med tiden. 2. februar 2018 Fransk avis Le figaro publiserte resultatene av undersøkelsen av lekkasje av ruthenium-106 [1]. Med henvisning til fransk kjernefysikers oppfatning, ble avisen utgitt en versjon som kilden til utgivelsen var, tross alt, Mayak, men dette skjedde som følge av utførelsen av arbeid under en kontrakt knyttet til et utenlandsk vitenskapelig forskningseksperiment.

Artikkelen i Le Figaro avslutter rutheniumfrigivelseskassen?

Ifølge Figaro, i maiak, ble cerium-144 produsert på bestilling av det franske kommissariatet for atom- og alternativ energi (Commissariat à l'energieergi atomique etuxenergies alternatives, CEA) og det italienske nasjonale instituttet for kjernefysikk (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare , INFN).

I 2012 mottok to institutter tilskudd på totalt 5 millioner euro fra European Research Council (European ResearchRådet, ERC) for å gjennomføre et nytt eksperiment med den allerede eksisterende høyfølsomme detektoren "Borexino" (Borexino), ved hjelp av hvilke solnutrinoer og antineutrinos fra jordens indre ble tidligere studert i et underjordisk laboratorium i Gran Sasso fjellkjeden (Italia). Prosjektet skulle begynne i 2017 og bli gjennomført om to år; kanskje dette ville åpne en ny epoke i partikkelfysikk og kosmologi [2]. Prosjektet involverte russiske forskere fra ledende forsknings sentre.

For SOX-prosjektet (Short Distance Neutrino Oscillations med boreXino) var det behov for en kunstig kilde til antineutrino – et cerium-144 radionuklid, som ble produsert av Mayak. Tilsynelatende endte forsøket i feil. Det er mulig at utslippene av ruthenium-106 ved utgangen av september 2017 er nettopp relatert til utførelsen av disse arbeidene.

De kjente fakta er som følger. Den 1. februar 2018 ble SOX-prosjektet avsluttet "på grunn av manglende evne til å produsere en radioaktiv kilde med de nødvendige egenskaper" [3]. I en pressemelding fra prosjektet bemerkes det at i desember 2017 kunngjorde Mayak at det ikke ville være i stand til å produsere cerium-144 radionuklid av nødvendig kvalitet og kvantitet, noe som ville spille en avgjørende rolle i SOX-prosjektet.

Bokstavelig talt to dager før, 31. januar 2018, ble det første møtet i Den internasjonale uavhengige kommisjonen for å studere fremveksten av Ru-106-isotopen i Europa i september-oktober 2017 holdt ved Institutt for problemer med sikker utvikling av kjerneenergi fra det russiske vitenskapsakademiet (IBRAE RAS).

Ledende strålesikkerhetseksperter, både russiske og utenlandske, var involvert i denne kommisjonen. Spesielt deltar eksperter fra fransk og tysk overvåkningstjeneste (ISRN og BFS) i arbeidet. I oktober 2017 var de de første som rapporterte deteksjon av rutheniumlekkasje og ga modellberegninger som angir kilden til frigjøringen.

Tidligere, på grunnlag av datasimulasjoner, foreslo franske eksperter at radioaktiv frigivelse skjedde i Russland – et sted mellom Volga og Urals, og mengden ruthenium-106 ved frigjøringspunktet var fra 100 til 300 terabekkerels (TBk). Tyske eksperter foreslo i sin tur at utgivelsen skjedde et sted i sørlige Urals, men det var imidlertid en forbehold at dette kunne ha skjedd et annet sted i Sør-Russland eller i Kasakhstan. En av de viktigste mistenkte i lekkasjen var produksjonsforeningen "Mayak", som ligger i sørlige Urals.

De første resultatene av arbeidet i den internasjonale kommisjonen ble publisert i en pressemelding på IBRAE RAN-nettstedet, som tilsynelatende ble resultatet av lange diskusjoner og kompromisser. Kommisjonen bemerket at det på grunnlag av tilgjengelige data ikke er noen konsekvenser for folkehelsen. Hypotesen om den "medisinske" opprinnelsen til Ru-106 – som en medisinsk, terapeutisk kilde – er praktisk talt umulig (ingenting ble sagt om versjonen om satellitten – det ble imidlertid avvist av IAEA før).

Den internasjonale rutheniumkommisjonen har publisert de første funnene. Fra siden ibrae.ac.ru

Kommisjonen, basert på målinger tatt i Russland og andre europeiske land, konkluderte med at den totale aktiviteten til Ru-106, oppdaget i luften fra slutten av september til begynnelsen av oktober 2017, er ca. 100 TBq. Modellberegninger utført i forskjellige land er i samsvar med hverandre, men på grunn av de store usikkerhetene er det for øyeblikket ikke mulig å konkludere om nøyaktig lokalisering av rutheniumkilden.

I avslutningen av kommisjonen bemerkes det at i noen land ble det funnet en liten blanding av Ru-103 i Ru-106. Forholdet mellom aktiviteten til Ru-106 / Ru-103 var den samme og korresponderte med verdien karakteristisk for relativt nytt brukt atombrensel.

Den internasjonale kommisjonen bestemte seg også for at det var nødvendig å samle inn og verifisere alle tilgjengelige data, danne en enkelt database og vurdere kvaliteten på disse dataene. Eksperter vil kontakte Roshydromet med en forespørsel om å gi data om lokale meteorologiske forhold og ytterligere data om målinger av deponeringsprøver. Ytterligere målinger vil bli utført på punkter over (i forhold til vindretningen) av de stedene hvor Ru-106 ble funnet i Chelyabinsk-regionen. Kommisjonen anså det også for nyttig å oppnå målinger fra Romania på Ru-106 fallouts på grunn av de store verdiene til Ru-106 aktivitet funnet der.

"Ifølge Rosgidromet ble det observert et bestemt atmosfærisk fenomen av nedadgående luftstrøm i Chelyabinsk-regionen i slutten av september. Kommisjonen mener at disse dataene bør tas i betraktning for videre behandling," bemerket i uttalelsen. Beslutningen understreker det "Rostechnadzor gjennomførte inspeksjoner ved fasilitetene til Federal State Unitary Enterprise PO Mayak og SSC RIAR i Dimitrovgrad, som dekker perioden fra august til november 2017, noe som ikke viste noen avvik fra normale teknologiske prosesser."

Kommisjonen bestemte seg for å arbeide åpent og informere publikum om resultatene og konklusjonene, og vil holde sitt neste møte den 11. april 2018 i Moskva [4, 5]. Men mens den spesielle åpenheten ikke er synlig, og journalister får tilleggsinformasjon i rundkjøringsvei.

Igjen er det ingen grunn til å si at utgivelsen av ruthenium-106 var en reell trussel mot offentligheten eller til og med personell. Problemet er helt annerledes: det er et spørsmål om alvorlig bekymring for hvordan våre offisielle organer reagerer på slike hendelser og informerer den russiske og internasjonale offentligheten om dem.

Konklusjoner fra de franske eksperter om situasjonen med ruthenium-106

Den 6. februar 2018 ble en rapport publisert på nettstedet IRSN (Institute for Nuclear and Radiation Safety of France) med resultatene av en undersøkelse av opprinnelsen til ruthenium-106, funnet i Frankrike og andre europeiske land [1]. Innledningen erklærte at rapporten ble sendt 31. januar på det første møtet i den internasjonale kommisjonen nevnt ovenfor. Det er verdt å merke seg at rapporten ble gjort på et godt faglig nivå. Konklusjonene er ganske rimelige, angitt riktig og nøye nok.

Den russiske siden sendte ikke inn noe av det slag, i hvert fall for offentlig vurdering.

Rapporten kan noteres på følgende viktige punkter.

  1. De observerte konsentrasjonene av ruthenium-106 bør ikke ha noen innvirkning på menneskers helse og miljøet. Men det faktum at radionukliden ble oppdaget på et så stort territorium tyder på at aktiviteten i utgivelsen var veldig høy (s. 1).
  2. Utgivelsen av den viktigste delen av aktiviteten, 100-300 TBq (billioner becquerel), kan forekomme mellom 25. og 28. januar 2017 og varer ikke lenger enn 24 timer (s. 10).
  3. For mange observasjonspunkter overskred prøvetakingsperioden den tid da ruthenium var tilstede i atmosfæren. Med tanke på denne faktoren er det observert en avtagende gradient av rutheniumkonsentrasjon fra øst til vest. De første observasjonene av Ru-106 ble registrert i Russland 23. september i Kyshtym, 25. september i Argayash og 26. september i Bugulma, i Dema (Ufa), i Metlino og Novogorny (Tabell 2 på side 7). Alle listede stasjoner ligger sør for Urals. Disse avsetningene er den høyeste aktiviteten til alle målinger (s. 6). I andre land (spesielt i Romania), med hensyn til korreksjonen, var konsentrasjonene av Ru-106 lavere (figur 3 på side 5), og der ble Ru-106 oppdaget senere.En hypotetisk frigjøring fra Vest-Europa er dermed ikke sannsynlig (figur 5 på side 9).
  4. Datasimuleringer basert på meteorologiske data viste at radioaktivitet utgitt i sørlige uraler kunne ha spredt seg over hele Europa og utover (figur 6 på s. 11-12).
  5. Dannelse av gassformig RuO4 mulig under visse forhold ved temperaturer over 100 ° C og økes betydelig ved temperaturer over 120 ° C. Dette kan oppstå ved normal forstørrelse av løsninger som inneholder fisjonsprodukter. Derfor, når du utfører denne prosessen, er det nødvendig med spesielle tiltak: bruk av spesielle tilsetningsstoffer, spesiell rensing av prosessgasser, etc. Men valget av RuO4 Det kan også oppstå når løsningen som inneholder fisjonsprodukter, ikke er tilstrekkelig avkjølt. Et slikt nødscenario kan forekomme både under prosessene knyttet til behandling av drivstoff, og under fremstilling av kilder fra løsninger som inneholder flysjonsprodukter. Og gassformig RuO4 vil ikke bli fanget av luftfiltre, mens andre radionuklider (cesium, strontium, etc.) vil bli fanget effektivt av slike filtre.Dette forklarer det faktum at ruthenium er det eneste radionuklidet som er tilstede i utslipp fra en slik nødsituasjon (s. 14).
  6. Hypotesen om opprinnelsen til ruthenium-106 fra medisinske kilder er urealistisk. Kilder av denne typen har aktivitet fra flere MBCs (megabekkereli) til flere dusin MBq hver, og det er ingen informasjon om andre medisinske kilder (s. 13) (fremhever aktiviteten – fra 100 til 300 TBq).
  7. Hypotesen for rutheniumfrigivelse ved høy høyde (for eksempel som følge av satellittødeleggelse) er urealistisk av flere grunner: slike radioisotop termoelektriske generatorer brukes ikke i det hele tatt på satellitter; i dette tilfellet ville ikke blandingen av ruthenium-103 kortvarig isotop være tilstede; i tilfelle av en satellitt som faller, ville den vertikale og horisontale fordeling av ruthenium-106 i atmosfæren være helt forskjellig (s. 18).
  8. Den eneste troverdige hypotesen angir som en grunn for utseendet av ruthenium-106 i atmosfæren prosessen med opparbeidelse av bestrålet brensel (inkludert fremstilling av kilder fra den) (s. 15).
  9. Det oppdagede innholdet av ruthenium-103 (i gjennomsnitt 4000 ganger mindre enn innholdet av ruthenium-106) antyder at SNF-eksponeringen før opparbeidelse var et lite antall år (s. 17) – sannsynligvis ca. to år (s. 16).Dette er ganske mulig i produksjonen av radioaktive kilder. I Frankrike er SNF eksponering 7-10 år.
  10. Av særlig betydning er analysen av produksjonen av cerium-144 for fremstilling av en kilde av høy aktivitet, som var planlagt å bli holdt i Mayak i 2017 (s. 17).

"Versjonen ser veldig ekte ut og forklarer mye"

For kommentarer til hendelsene knyttet til undersøkelsen, vendte vi oss til hodet. Laboratorium for radioisotopkomplekset ved Institutt for kjerneforskning, RAS Boris Zhuikov.

Versjonen av opprinnelsen til ruthenium-106, fremført i den nylig publiserte figaro [1], ser ganske ekte ut og forklarer mye. Denne versjonen er at ruthenium-106 ble frigjort i prosessen med å motta cerium-144 radionuklid ved Mayak PO (halveringstiden er 285 dager) for fremstilling av en antineutrinkilde basert på den. Kilden var nødvendig for det kostbare og viktige felles fransk-italienske eksperimentet i Gran Sasso (Italia) [2].

Det har lenge vært klart at de registrerte utslippene av ruthenium-106 kun kan knyttes til behandling av en ganske betydelig mengde brukt kjernebrensel (SNF). Hypoteser om opprinnelsen til en så stor mengde ruthenium-106 – ødeleggelsen av medisinske kilder eller ødeleggelsen av satellitten – ser helt urealistisk ut.Som vi skrev tidligere [6], "er det meget sannsynlig at denne utgivelsen av ruthenium-106 stammede fra opparbeidelsen av utilstrekkelig alderen SNF (1,5-7 år) eller fra teknologiske løsninger (raffinater) dannet under SNF-opparbeidelsesprosessen."

Men en nylig rapport fra en internasjonal kommisjon [4, 5] sier at sammen med ruthenium-106 ble det også funnet noe mer kortvarig ruthenium-103 isotop i utslippene. Ifølge representanter for den russiske siden antyder dette at frigjøringen ikke kunne forekomme i Mayak, siden den brukte brenseleksponeringen før opparbeidelse er ca. 6 år eller mer, og ruthenium-103 ville være helt oppløst i løpet av denne tiden.

Faktisk, i Mayak prosesserer de regelmessig en velrenommert SNF i en forbrenningsovn. I prosessen med teknologi, kan ren ruthenium-106 frigjøres i form av flyktig RuO oksid.4. For å forhindre dette, blir smeltet masse innført i ovnen – et stoff som reduserer ruthenium til en lavere valens tilstand, noe som undertrykker volatiliteten.

I tillegg er en spesiell modul for å fange RuO gitt i prosesseringsteknologien.4 på sorbenten. Selvfølgelig kan alt skje, men det ville se ganske rart ut om SNF ikke var tilstrekkelig betinget før opparbeidelse, og reduksjonsmidlet ble ikke introdusert, og modulen for å absorbere RuO4 fungerte ikke.Tross alt er teknologien betraktet som avfall: høyt kvalifiserte spesialister fra "Mayak", All-Russian Research Institute of Inorganic Materials. A. A. Bochvar og andre institusjoner har jobbet i mange år for å feilsøke det.

En annen ting, når utført en spesiell, ikke-standard behandling. Cerium-144 radionuklid ble oppnådd fra brukt kjernebrensel i lang tid, men i dette tilfellet var det behov for et nytt teknologisk nivå. Først var en stor mengde av dette radionuklid påkrevd, og for det andre var det nødvendig å oppnå et produkt fra relativt friskt SNF. Faktum er at hvis vi tar for opparbeidelse av det gamle brukte drivstoffet, vil det i den oppnådde cerium-144 være mange stabile isotoper av cerium-140, cerium-142 og andre urenheter, og kilden vil ikke vise seg å være kompakt. Da er det klart hvorfor i dette tilfellet det brukte kjernebrenselet ble behandlet med en kortere forsinkelse.

Den kjemiske teknologien for separering av cerium-144 fra SNF er i prinsippet kjent. Som regel ekstraheres cerium fra vandige sure løsninger av SNF, som omdanner det til den tetravalente tilstanden til Ce+4. For dette blir forskjellige oksidasjonsmidler introdusert i den vandige oppløsning. Men samtidig kan RuO bli dannet4, som er flyktig, og reduksjonsmidlet (som i forglasnings prosessen) ikke kan innføres – ellers kan ikke cerium ekstraheres på denne måten.Hvis de vandige løsningene samtidig oppvarmes, vil ruthenium fly.

Ved utgangen av ventilasjonen av "varme" kamre, hvor det vanligvis utføres behandling, er det selvfølgelig filter, men hvis disse bare er vanlige aerosolfiltre, og ikke en spesiell sorbent for RuO4 (som i en forglasningsovn), vil de ikke helt absorbere ruthenium-106. Meldingen fra franske forskere sier at for å oppnå ønsket mengde cerium-144 (som er hundretusener av kurier), måtte flere tonn brukt kjernebrensel bli behandlet, men dette var ikke mulig. I størrelsesorden er dette ganske konsistent med et estimat av mengden ruthenium-106 observert i utgivelsen – 100-300 terabekquerels (3000-8000 curies), idet man tar hensyn til forskjellen i utbytter, halveringstid og det faktum at ikke alt ruthenium selvfølgelig fløy bort. Så alt ser i utgangspunktet ut ekte.

Videre, for å bekrefte eller motbevise denne muligheten, er det nødvendig å analysere i detalj teknologien for cerium-144-ekstraksjon og betingelsene for dens gjennomføring.

Boris Zhuikov


1. Une commande franco-italienne à l'origine de la pollution of ruthénium 106?
2. SOX-prosjektet.
3. SOX Pressemelding – 1. februar 2018.
4. Pressemelding på engelsk. språk.
5. Pressemelding på russisk.
6. B. Zhuikov "En uavhengig kommisjon er nødvendig" // TrV-Science, nr. 244 av 19. desember 2017.


Like this post? Please share to your friends:
Legg att eit svar

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