Каков источник радиоактивного загрязнения над Европой? Аргументы французского института и контраргументы специалиста «Маяка»

«ТрВ-Наука» продолжает следить за ситуацией вокруг расследования выброса рутения-106 в конце сентября 2017 года. В январе 2018 года французский институт IRSN опубликовал доклад-исследование о происхождении рутения-106 (см. выводы французских экспертов). Зав. лабораторией радиоизотопного комплекса Института ядерных исследований РАН, докт. хим.наук Борис Жуйков прокомментировал для нашей газеты реакцию советника производственного объединения «Маяк» Юрия Мокрова на выводы французских экспертов.

В январе 2018 года французский институт IRSN опубликовал доклад о происхождении рутения-106 в воздухе над Европой [1]. Аналогичного российского доклада – нет, по крайней мере, в публичном доступе.

Однако 21 февраля на информационном портале г. Озёрска (ozersk.ru) появились комментарии к французскому докладу [2] советника генерального директора П/O «Маяк» Юрия Геннадьевича Мокрова, известного и уважаемого специалиста.

Появление этого интервью является значительным шагом вперед по сравнению с ранее излагавшейся официальной позицией «Росатома». Однако с некоторыми моментами комментария Ю.Г. Мокрова нельзя согласиться, и в целом его критика французского доклада несостоятельна (хотя в нем и имеются некоторые неточности). Понятно, что на данном этапе дискуссии признать, что источником выброса был «Маяк», руководству этого предприятия представляется уже совершенно невозможным, какие бы факты не открывались. Однако в любой критике факты и аргументы к ним должны излагаться корректно.

Что хотелось бы отметить после изучения комментариев Ю.Г. Мокрова на выводы французских экспертов?

1. Положительно то, что никто уже не отрицает, что экстраординарный выброс рутения-106 активностью 100-300 ТБк действительно имел место. Этот факт опровергать уже невозможно, он зафиксирован большим числом независимых организаций во всей Европе. (Российскими представителями отрицается только то, что источником этого выброса мог быть «Маяк»). Ю.Г. Мокров упрекает французских исследователей, что они проводили сложные расчеты по оценке общего объема выброса, тогда как его можно было просто оценить перемножением средней цифры загрязнения на площадь Европы. Нет ничего особенного в том, что грубые оценки совпадают с результатом аккуратного интегрирования, это дело обычное.                        
2. Насчет высоты выброса – никакой путаницы, о которой говорит Ю.Г. Мокров, во французском докладе нет. Согласно мнению французских специалистов, выброс рутения имел наземный характер, и активность не пришла из стратосферы. В то же время, характер выброса был совсем иной, чем выброс пыли, которая сравнительно быстро оседает, так как изначально рутений находился в виде газообразного соединения, а потом сформировались мелкие аэрозоли. Так что радиоактивность могла подниматься на километры, оседать не сразу и распространяться далеко, чего не происходит при выбросе радиоактивной пыли. Таковы особенности поведения именно рутения в данных условиях.
3. Нет никакого серьезного противоречия и в определении французскими экспертами даты выброса рутения. В тексте доклада IRSN говорится, что активность 100-300 ТБк, согласно расчетам, наиболее вероятно выделилась 25-28 сентября 2017 года, и наиболее вероятно – в течение не более 24 часов. Этот сценарий лучше всего описывается компьютерным моделированием с использованием всех данных измерений. Но первая, сравнительно небольшая активность в осадках, как четко говорится в докладе, была зарегистрирована уже 23-24 сентября в Кыштыме (стр. 6 доклада), и уже затем 25 сентября сравнительно небольшую активность зарегистрировали в атмосфере над Будапештом (Приложение 1, с. 24).

А в Румынии над Бухарестом значительная активность появилась только 29-30 сентября 2017 года, хотя с учетом периода измерений она была ниже, чем на Южном Урале. Такая ситуация опять же является не вполне типичной: обычно начало выброса (в виде взрыва) – самое интенсивное по поступлению активности в атмосферу. Здесь – очевидно не так, выделение не одномоментное, а постепенное, и не обязательно равномерное.     

Преобладание штилевых условий погоды 22-26 сентября в Озерске вовсе не противоречат интенсивному движению масс наверху в западном, а позднее – в юго-западном направлении из Южного Урала в это время, что могло привести к появлению рутения над Европой уже с 25 сентября, см. например:

• 22 сентября, 21:00 – 10 м над землей – штиль [ www.ventusky.com/?p=53.4;27.5;4&l=wind-10m&t=20170922/18 ];
• 22 сентября, 21:00 – 500 м над землей – сильный ветер порядка 50 км/ч на запад [www.ventusky.com/?p=52.3;25.1;3&l=wind-950hpa&t=20170922/18];
• 23 сентября, 15:00 – 10 м над землей – штиль [ www.ventusky.com/?p=52.2;25.1;3&l=wind-10m&t=20170923/12v ];
• 23 сентября, 15:00 – 3600 м над землей – сильный ветер на запад [ www.ventusky.com/?p=52.2;25.1;3&l=wind-650hpa&t=20170923/12 ].

Если принять основную гипотезу «Росатома» – гипотезу о падении спутника с рутением-106, то  тогда основная активность рутения-106 должна была поступить на Землю как раз где-то в районе «Маяка» (см. обсуждение ниже).

4. Измерения, проведенные российскими службами, не показали высокого уровня загрязнения непосредственно вблизи «Маяка». Но, во-первых, определение именно чистого рутения довольно сложно, к этим измерениям не были допущены независимые иностранные специалисты. Во-вторых, осаждение рутения, который мог быть в газообразном соединении, вовсе не обязательно должно соответствовать осаждению радиоактивных загрязнений при других авариях. Хотелось бы ознакомиться с расчетами возможного распределения радиоактивных загрязнений, которые упоминает Ю.Г. Мокров. Учитывались ли там просто обычные пылевые выбросы, или все-таки именно выброс газообразного RuO₄? Если так, то там должна быть оценена кинетика реакции RuO₄(газ)=RuO₂(тв.) + О₂ при различных температурах и различных концентрациях аэрозолей в воздухе на разной высоте, и должна быть учтена удельная активность рутения, т.е. количество носителя, что особо важно именно для данного процесса.  Причем аналогичные случаи выброса чистого рутения-106, происходившие в прошлом во Франции, могли происходить в совершенно других условиях.

5. Очень хорошо, что представителем «Маяка» отмечается, что рутений может лететь в чистом виде в качестве газообразного тетраоксида. Это действительно хорошо знают и специалисты «Маяка», как справедливо отмечает Ю.Г. Мокров, да и все достаточно грамотные в этой области химики. На системах с переработкой ОЯТ методом остекловывания стоят не только барботеры (которые очевидно не полностью поглощают RuO₄), но также затем идут очистные модули – вероятно, сорбенты, а затем еще дополнительные аэрозольные фильтры (см. схему в [3]). Многостадийная система очистки именно от газообразного рутения существует, конечно, не случайно. Но почему же тогда эксперты Росатома и «Маяка» ранее утверждали, что не может полететь только рутений, а должны обязательно присутствовать радиоизотопы других элементов?

6. В интервью Ю.Г. Мокрова отрицается возможность поступления рутения-106 в атмосферу в результате работ по изготовлению высокоактивного источника церия-144. В качестве одного из аргументов приводится тезис, что уже в выделенном концентрате лантаноидов, который перерабатывался осенью 2017 года, рутений должен был быть в очень малых количествах. А работы с другими фракциями, содержащими рутений, были закончены в июле 2017 года, и эти фракции были отправлены на длительное хранение.

Здесь возникает вопрос. Если изготовить источник церия-144 согласно контракту не удалось [4], то очевидно, что технология выделения церия оказалась неотработанной. Как известно, методика выделения церия-144 состоит из нескольких стадий, и упаривание азотнокислого раствора (когда может улетучиваться рутений) может происходить в разных процессах. Рутений имеет свойство «размазываться» по различным химическим фракциям, в особенности, если по тем или иным причинам были отступления от ранее разработанной процедуры.

«Маяку» следует объяснить всю технологию переработки ОЯТ с выделением церия. Вряд ли ее нужно объявлять секретной, ведь она уже представлялась на международных конференциях. В частности, должны быть особо указаны стадии с отдувкой летучих элементов из раствора, упариванием и газовыделением, и когда точно все эти стадии были проведены. Какие именно работы с этими материалами проводились в конце сентября 2017 года? Пока такой информации нет.

Также совершенно необходимо представить данные – какие ОЯТ и с какой выдержкой были использованы для получения церия-144. Использовались ли ОЯТ из исследовательских реакторов, где имеются свои особенности? Использовалось ли также МОХ-топливо, в котором, как известно, выход Ru-106 должен быть намного больше, чем в чисто урановом топливе [5]? Совершенно очевидно, что для получения высокой удельной активности церия-144 в заказанном источнике необходим материал с относительно небольшой выдержкой, что, собственно, и зафиксировано в улетучившемся продукте по соотношению активности Ru-106/Ru-103. 

7. Относительно «транзитного» происхождения рутения-106, т.е. гипотезы, что выброс рутения произошел из-за разрушения спутника.

В поддержку этой гипотезы у Ю.Г. Мокрова нет никаких конкретных обоснований, кроме, как он пишет, «уникального природного явления» – образования атмосферной воронки (тропопаузы) над районом Южного Урала, куда рутений как раз мог и спуститься. Этим Ю.Г. Мокров опровергает мнение ISRN о том, что распределение радиоактивных осадков в случае их происхождения от спутника было бы совсем другим. Насколько это может быть справедливым – вопрос к метеорологам. Однако имеются еще следующие факты, противоречащие гипотезе происхождения рутения со спутника:

а) Никто никогда не слышал о каких-либо конкретных фактах по использованию Ru-106 на спутниках.

б) Использование этого радионуклида на спутниках нерационально, так как есть гораздо более подходящие для этого радионуклиды, в том числе, с близкими к Ru-106 периодами полураспада (тот же Ce-144 и Pm-147).      

в) Падение спутников в этом районе не зарегистрировано. Как показало расследование [6], в этот период времени над Антарктидой упал спутник Iridium. Срок эксплуатации таких спутников 7-8 лет, что делает бессмысленным использование источников с радионуклидами с периодом полураспада порядка года, и полностью исключает наличие примеси Ru-103.

Еще зарегистрировано падение двух малых двухкилограммовых спутников типа Nodes, один из них упал 19 сентября 2017 года над Пакистаном, второй – 23 сентября 2017 года вблизи Калифорнии. Длительность миссии спутников этого типа всего 2 недели, и поэтому использование на них изотопных источников тока для столь короткого времени эксплуатации кажется вообще бессмысленным. Кроме того, выдержка ОЯТ перед выделением Ru-106 для приготовления источников составляет как минимум 6 лет, и как легко посчитать, ввиду присутствия большого количества стабильных изотопов рутения, только материал для источника такой активности тогда весил бы больше, чем сами спутники. А предположения о падении еще каких-то других, неизвестных секретных спутников, остаются просто фантазиями.

г) Но самое главное – это наличие примеси рутения-103 (соотношение активности Ru-106/Ru-103 примерно 4000) однозначно говорит о том, что рутений-106 произошел из ОЯТ, с выдержкой порядка 1,5-2 года ПОСЛЕ ВЫЕМКИ МАТЕРИАЛА ИЗ РЕАКТОРА (рис. 7, стр. 16 доклада), а изготовить источник тока, тем более с такой большой активностью (для этого надо переработать как минимум несколько тонн ОЯТ), сразу после выемки невозможно, да и вообще не нужно. Удивительно, что несмотря на это Ю.Г. Мокров продолжает настаивать на версии о спутнике, отмечая, что время жизни каких-то спутников с изотопным источником рутения-106 может быть 1-2 года.

д) Регистрацию рутения-106 на территории Казахстана и Красноярска можно объяснить и без всяких тропопауз, а известным перемещениям воздушных масс, как рассчитано и проиллюстрировано в докладе (рис. 6, стр. 12).

В интервью Ю.Г. Мокров упомянул, что падение спутника является только одной из возможных гипотез выброса рутения в сентябре 2017 года. Так как эта гипотеза выглядит совершенно несостоятельной, хотелось бы узнать и о других.

«ТрВ-Наука» продолжит следить за развитием событий.

1. www.irsn.fr/FR/Actualites_presse/Actualites/Documents/IRSN_Report-on-IRSN-investigations-of-Ru-106-in-Europe-in-october-2017.pdf
2. «Страсти по рутению». ozersk.ru/28831-strasti-po-ruteniyu.html Опубликовано 21 февраля 2018.
3. www.atomic-energy.ru/SMI/2016/10/28/69941
4. www.lngs.infn.it/en/news/sox-project-is-cancelled-february-1-2018
5. www.khlopin.ru/wp-content/uploads/2016/01/Труды-РИ-том-10.pdf#page=19
6. theins.ru/obshestvo/89324