Радиоактивные изотопы рутения. Радиоактивные изотопы рутения Справочные технические данные
Рутений, элемент №44 в таблице Менделеева, тугоплавкий металл, для нас с вами он вообще «родной», поскольку Ruthenia – это латинское название России. Такое название этому металлу дал его первооткрыватель – прибалтийский немец Карл-Эрнст Клаусович Клаус, трудившийся в Дерптском и Казанском университетах профессором в XIX веке. О полезных свойствах рутения поговорим как-нибудь в следующий раз, сейчас речь не о его стабильном изотопе, а о его радиоактивных изотопах 106 Ru и 103 Ru. Но усмешку судьбы зафиксируем – химический элемент, названный в честь России, открыт немцем по происхождению, трудившимся на момент открытия в Казани.
106 Ru и 103 Ru – продукты деления урана, образующиеся в облученном ядерном топливе (ОЯТ). В тепловыделяющих элементах АЭС к окончанию топливной сессии накапливается до 250 граммов этих изотопов на 1 тонну ОЯТ. Период полураспада 103 Ru составляет 39,26 суток, период полураспада 106 Ru – 373,59 суток. Среднее время выдержки ОЯТ в пристанционных бассейнах АЭС составляет 6-10 лет, в результате чего 103 Ru заканчивает свое существование, а вот 106 Ru на момент окончания радиохимической переработки ОЯТ квалифицируется как высокоактивный радиоактивный отход. Для того, чтобы он стал полностью безопасен, хранить его нужно более 40 лет. Еще одна особенность – то, что выделенный из ОЯТ рутений всегда содержит примеси других радиоактивных элементов, поэтому любая утечка 106 Ru будет фиксироваться только «в компании» еще с чем-то радиоактивным, «сольно» на предприятиях по переработке ОЯТ он не возникает. 106 Ru в «чистом» виде способен появиться только в результате работы ускорителей или циклотронов. Именно в чистом виде 106 Ru используется в медицине при лечении онкологических заболеваний глаз, в качестве эталонного источника при проверке приборов радиационного контроля и в РИТЭГах (Радио-Изотопных Термо-Электрических Генераторах) для спутников. Последнее, впрочем, не типичное явление – период полураспада не так велик, как часто необходимо для космической аппаратуры. Предельно допустимая концентрация 106 Ru в воздухе – 500 мБк (миллибеккерелей) на кубический метр.
Зафиксируем основное: если радиоактивный изотоп рутения «вырвался на волю» с радиохимических предприятий, вместе с ним должны быть зафиксированы и другие радиоактивные элементы; в чистом виде радиоактивный рутений используется в медицинских целях, для которых его получают на циклотронах, предельная концентрация – 500 мБк/м 3 .
Начало «сенсации»
29 сентября специалисты Федерального центра Германии по радиационной защите сообщили о повышении уровня 106 Ru в воздухе ряда европейских стран – Германии, Италии, Австрии, Швейцарии, Франции. Сообщение было достаточно корректным, писали его специалисты, а не журналисты:
«Станции наблюдения по всему континенту зафиксировали увеличение содержания 106 Ru, анализ по выявлению его источника предположительно находится в 1000 км от Германии, на территории Восточной Европы. Поскольку зафиксировано содержание только этого радиоактивного изотопа, авария на АЭС в качестве причины его появления исключается. При зафиксированной концентрации Ru 106 в воздухе опасность для здоровья человека исключается»
Да, гадость в воздухе зафиксирована, прилетела издалека, АЭС тут ни при чем, опасности для людей не представляет. Коротко и по деловому, но это специалисты, а вот журналисты Европы, судя по всему, решили, что реагировать надо на название элемента – раз нaписано Ruthenia , то без России, само собой, дело не обошлось. Додумались вот только до этого не сразу – похоже, латынь в Европе нынче не в ходу.
«Измерительные комплексы Украины зафиксировали содержание 106 Ru в виде аэрозоля, концентрация составляет 1-2,2 мБк на кубометр, предельно допустимая норма – 500 мБк, никакой опасности для человека не представляет, инцидент не связан с работой АЭС»
Но в этот же день, 6 октября, родилась «сенсация», французский Институт Радиационной Защиты, IRSN , выдал на-гора собственную версию.
«Расчеты IRSN, основанные на уровнях концентрации, измеренных в нескольких европейских странах, и на метеорологических условиях последних нескольких дней, по-видимому, указывают на то, что загрязняющий воздух мог быть образован из южных районов Урала или расположен близко к ним. IRSN продолжает свои исследования, чтобы попытаться подтвердить происхождение этого загрязнения атмосферы»
«По-видимому», «может быть» – но этого оказалось вполне достаточно. Немецкое федеральное ведомство по радиационной защите 9 октября устроило откровенную истерику:
«Причина недавно зафиксированного небольшого повышения показателей радиоактивного рутения-106 по-прежнему не ясна. Однако, с высокой долей вероятности, его источник находится на Южном Урале. Другие регионы на юге России по-прежнему нельзя исключать. Учитывая тот факт, что Россия считается источником радиоактивного выброса, Федеральное министерство окружающей среды ожидает реакции, как ответственных российских агентств, так и МАГАТЭ, а также разъяснения и предоставления достоверной информацию о причинах повышенного уровня рутения»
Вероятность внезапно стала «высокой», а через пару предложений и вовсе превратилось в «факт». При этом в сообщении ведомства – ни единого слова о том, что является поводом для этой истерики, нет. Ни данных о наблюдениях на территории России, ни данных о том, что концентрация изотопа на востоке выше, чем на западе – вообще ничего, но уже требуются разъяснения, «достоверная информация» и так далее. Утка мгновенно была подхвачена свободной прессой, запестревшей ужасами. Красивый заголовок, например, выдало «Фигаро»:
«Радиоактивное загрязнение в Европе: что же произошло на Урале?»
«Чистый рутений мог быть выброшен только с радиохимического завода по переработке ядерного топлива. Полагаю, что рутений-106 вполне мог выбросить комбинат «Маяк». Он работает на Южном Урале. На комбинат недавно пришел эшелон с ядерным топливом. Это наиболее вероятный источник «случайного» выхода рутения-106 в атмосферу» – заявил сайту «Меченый атом» эксперт по проблемам по проблемам ядерной безопасности Герман Лукашин.
Не верить такому человеку просто нельзя, Лукашин – депутат Снежинского городского собрания, член клуба привилегированных слушателей «Эхо Москвы», так что дальше все стало еще хуже…
«На Екатеринбург надвигается радиоактивное облако», «В Германии зафиксировали радиоактивные выбросы на Южном Урале» — и так далее.
Дошло до того, что вынужден был реагировать даже Росатом :
«Все энергоблоки российских АЭС работают в штатном режиме и несут нагрузку в соответствии с диспетчерским графиком. Замечаний к работе оборудования, а также нарушений пределов и условий безопасной эксплуатации нет. На предприятиях «Росатома» никаких происшествий или нештатных ситуаций не фиксировалось. С радиационной обстановкой на всех АЭС России можно ознакомиться в режиме on-line на сайте www.russianatom.ru»
Министр общественной безопасности Челябинской области Евгений Савченко тоже пытался достучаться до рассудка читателей:
«На территории Челябинской области организован системный мониторинг радиационного фона, он проводится силами нашего министерства и Росатома. Информация еженедельно поступает с наблюдательных пунктов. Никакого повышения фона недопустимого уровня не зафиксировано»
Собственно говоря, такая возня могла продолжаться сколь угодно долго, в силу чего редакция аналитического журнала Геоэнергетика.ru поискала и нашла то, что требовалось – обобщенный отчет МАГАТЭ на основе данных мониторинга большинства стран Европы и России:
Чтобы желающим проще было ознакомиться с оригинальным текстом, поясним содержащиеся в нем аббревиатуры:
IEC – центр по инцидентам и аварийным ситуациям при МАГАТЭ;
USIE – Unified System for Information Exchange on Incident and Emergencies – унифицированная система IEC, предназначенная для сбора информации об инцидентах и чрезвычайных ситуациях на ядерных объектах, создана МАГАТЭ в 2011 году.
USIE, собственно говоря – закрытый вэб-сайт, доступ на который разрешен только зарегистрированным членам по индивидуальным паролям. В силу этого ограничения свой источник информации мы называть не намерены, поскольку уверены, что через какое-то время эти файлы появятся на официальном сайте МАГАТЭ. USIE генерирует сигналы-оповещения в зависимости от заданных пользователем предпочтений, то есть пользоваться им весьма удобно. Задаешь интересующую тему, получаешь всю информацию, имеющуюся у МАГАТЭ по этому поводу. Нижеприведенный перевод – разумеется, неофициальный.
Отчет об измерениях 106 Ru в Европе
Основываясь на информации, полученной до 13.10.2017, проведено следующее расследование, связанное с измерениями содержания 106 Ru, обнаруженного в образцах воздуха в течение последних семи суток. Дополнительная информация доступна на сайте iec.iaea.org , МАГАТЭ будет оперативно выпускать дополнительные отчеты, если произойдут серьезные изменения в отношении радиационной ситуации и безопасности.
Сводка по ситуации
В период с 3 по 6 октября 2017 года IEC при МАГАТЭ был проинформирован некоторыми странами-членами МАГАТЭ о чрезвычайной ситуации о том, что в образцах воздуха были обнаружены малые концентрации 106 Ru. Измерения не содержали данных о концентрации каких-либо других радионуклидов (например, 137 CS) и находились на уровнях, значительно более низких, чем допустимые.
Начиная с 06.10.2017 ситуацией интересовалось все больше государств членов МАГАТЭ. В связи с этим и с установленной в таких случаях процедурой, 07.10.2017. IEC при МАГАТЭ направил официальные просьбы государствам-членам ответить на два следующих вопроса:
- Были ли произведены измерения 106 Ru в воздухе и, если «да», могут ли результаты быть переданы в МАГАТЭ?
- Были ли какие-то недавние события в тех странах, где зафиксировано появление 106 Ru и, если «да», то может ли информация быть передана в МАГАТЭ?
На сайте USIE был создан раздел для передачи всей информации под названием «Измерения 106 Ru в Европе» , на котором этой информацией могли делиться государства-члены МАГАТЭ и международные организации. С 08.10.2017 МАГАТЭ публикует на сайте USIE всю информацию, которая была предоставлена государствами-членами в ответ на запрос.
Данные измерений, предоставленные для МАГАТЭ
Большинство публикуемых данных основаны на исследованиях образцов воздуха, полученных в течение последних семи дней. Обобщенно измерения 106 Ru фиксировались в пределах от 10 мкБк (микробеккерелей) до 100 мБк (милибеккерелей) на кубометр воздуха, с наибольшими показателями 145 мБк, зафиксированными в Бухаресте 30.09.2017. В дополнение к измерениями 106 Ru Шведское агентство по радиационной безопасности 09.10.2017 сообщило о трех случаях фиксации 103 Ru очень низкой концентрации.
МАГАТЭ получило сообщения от 36 стран, 7 стран указали, что у них нет возможностей для проведения измерений 106 Ru в воздухе.
Места, где была зафиксирована концентрация 106 Ru, Рис.: МАГАТЭ
В техническом приложении к настоящему отчету содержатся все данные измерений, которые были предоставлены для МАГАТЭ по состоянию на 13.10.2017. Конкретные данные измерений, предоставляемые пунктами по наблюдению за чрезвычайными ситуациями на ядерных объектах, будут продолжать публиковаться на сайте USIE.
Информация о событиях, предоставленной для МАГАТЭ
Государства-члены добровольно сообщали в МАГАТЭ информацию о проведенных ими измерениях. Государства-члены, ответившие на запрос МАГАТЭ, заявили, что на их территориях не было событий, которые могли бы вызвать появление в воздухе наблюдаемых концентраций 106 Ru.
Справочные технические данные
106 Ru является продуктом деления, содержащимся в ОЯТ. Он также может генерироваться другими способами, втом числе на ускорителях и циклотронах. Стандартные количества 106 Ru и 103 Ru в активной зоне легководного реактора тепловой мощностью 3’000 МВт приблизительно составляют 4,1 Бк для 103 Ru и 9,6 Бк для 106 Ru.
106 Ru имеет период полураспада 371,8 дней, 103 Ru – 39,3 дня. Соотношение между концентрациями этих двух изотопов можно использовать в качестве индикатора приблизительного времени, когда ОЯТ был удален из ядерного реактора.
Общественные защитные действия
Несколько государств-членов МАГАТЭ сообщили, что они увеличили частоту мониторинга. Государства-члены МАНАТЭ не сообщали о предупредительных мерах защиты.
Оценка текущей ситуации
МАГАТЭ сотрудничало с государствами-членами и соответствующими международными организациями в сборе, анализе и обмене данных через сайт USIE. Это способствовало обмену информации и проведению оценок в отдельных государствах. Зарегистрированные количества 106 Ru в воздухе находятся в диапазоне от 10 мкБк/кубометр до 10 мБК/кубометр. Радиологическая опасность таких концентраций 106 Ru чрезвычайно мало. МАГАТЭ считает, что полученные им данные не представляют опасности для здоровья человека. На основании данных, предоставленных МАГАТЭ до настоящего времени, МАНАТЭ наблюдает тенденцию к снижению концентрации 106 Ru в воздухе. 106 Ru является продуктом деления и нет причин ожидать, что он будет регулярно фиксироваться в атмосфере. Отсутствие каких-либо других продуктов деления в образцах воздуха означает, что источником 106 Ru не являются реакторы АЭС. 106 Ru используется для лечения онкологических заболеваний глаз. Уровни активности препаратов для брахиотерапии, используемые при таких способах лечения рака, не способны вызвать проблемы, если они будут рассеяны в воздухе. В некоторых научных источниках указано, что 106 Ru может быть использован для РИТЭГ, однако такое использование не является распространенным из-за короткого периода полураспада.
На основании данных мониторинга и информации, предоставленной государствами-членами МАГАТЭ, не было определено какого-либо конкретного события или конкретного места рассеивания 106 Ru в атмосферу. В настоящее время МАГАТЭ не может делать выводы в отношении определения места утечки без фактической отчетности от государства, в котором эта утечка произошла.
Заключение
Вот, собственно, и вся сенсация. Как и следовало ожидать, МАГАТЭ не подтвердило версию немецкого ведомства, иного и не могло быть. Контрольные измерительные пункты радиоактивности на территории России не скрывают свои данные, с ними действительно можно знакомиться в режиме онлайн. Версия немецких «специалистов» может быть реализована только одним способом: 106 Ru немедленно после своей «утечки на Южном Урале» стартует вертикально вверх в космическое пространство, а после того, как планета Земля повернется на необходимое количество градусов, не менее стремительно пикирует на территорию Европы. Только в этом случае версия о том, что «уральский рутений-106» не зафиксирован на территории России, которую он миновал для того, чтобы переполошить всю Европу, имеет право на существование.
Ну, а пока отчет МАГАТЭ убедительно доказывает, что европейские СМИ готовы цепляться не то что за малейший информационный повод, а даже за намек на него ради раздувания антироссийской истерики. Досадно, что к этой компании в данном случае не погнушались присоединиться еще и немецкие специалисты по радиологической защите. Выводы о том, как оценивать поведение некоторых наших СМИ и «экспертов» вы, уважаемые читатели, можете сделать самостоятельно.
Откуда берется изотоп рутения-106 и насколько он опасен? Об этом euronews рассказал доктор химических наук, профессор В.Г. Торгов из .
Рутений-106 (Ru-106) представляет собой радионуклид (т.е. атом, имеющий нестабильное ядро, склонное к самовольной трансформации (радиоактивному распаду), сопровождающейся ионизирующим излучением) искусственного происхождения. «Ru-106 - это продукт, который получается при работе атомных электростанций. Когда выделяется энергия, распадается уран и получаются осколочоные металлы. Вот рутений - это продукт распада урана-235 , грубо говоря», - говорит ученый.
Профессор В.Г. Торгов называет Рутений-106 «долгоживущий изотопом», потому что у него длинный период распада. «Радиоактивный атом распадается медленно», - замечает профессор В.Г. Торгов, - Считается, что чем больше период полураспада, тем опаснее радиоактивный изотоп ». Период полураспада Ru-106 один год.
«Но все-таки главная опасность Рутения-106 - это радиоционное облучение как и от любого другого радиоактивного изотопа»,- продолжает ученый. То есть облучение рутением может повысить риски развития онкологических заболеваний или лучевой болезни». «Рутений, цезий, кобальт - наиболее опасные радиоактивные изотопы, так как они более живущие», - рассказывает исследователь.
Соединения Ru-106 летучи, «поэтому, когда он выходит в атмосферу, он мало где оседает», - говорит профессор.
Ru-106” как-то заранее выделили для каких-то целей”
Ru-106 как побочный продукт распада урана-235 изолируется от окружающей среды по специальной технологии. Она называется остекловывание . Основа метода - перевод при высоких температурах радиоактивных отходов в стеклоподобную форму .
«В печке остекловывания предусмотрены меры по предотвращению летучести всех летучих соединений. Там добавляют восстановитель, который оксид рутения в том числе превращает в металл абсолютно не летучий. Поэтому из этой печки выбросов рутения не может быть в принципе просто по технологии. Там все сделано так, чтобы ничего не было», - говорит профессор в интервью euronews.
«Здесь уникальность ситуации прежде всего в том, зафиксировано превышение только по одному радионуклиду - рутений-106», - замечает И. Смирнов, - Это событие никак не может быть связано ни с атомной энергетикой, ни с переработкой облученного ядерного топлива, потому что нет других никаких компонентов. В случае какой-то аварии станции или на производстве при переработке топлива, вылетают все радионуклиды, которые образовались».
В случае выброса рутения-106, по мнению профессора И. Смирнова, «это значит что его как-то заранее выделили для каких-то целей».
История рутения
Рутений - восьмой элемет пятого периода периодической системы Мендлеева. Этот благородный металл стал известен миру в середине XIX века, когда был открыт профессором Казанского университета Карлом Клаусом. Ученый выделил рутений из уральской платиновой руды в чистом виде и назвал новый элемент в честь России (лат. Ruthenia).
Ещё полтора месяца назад мы писали о том, что .
Откуда радиоактивное облако пришло в Европу? Тогда же высказывались предположения, что источник - в Восточной Европе, в частности - в России, между Волгой и Уралом.
И вот что интересно: западные СМИ, общественность, учёные бьют тревогу, а мы ничего не знаем. Это странно. Впрочем - привычно. Ничего не знали мы несколько дней и о Чернобыле. И только сегодня, когда нас окончательно припёрли, как говорится, к стенке, мы начали об этом говорить. Вся федеральная повестка полна рутением-106.
В СМИ появилась информация, что в некоторых населённых пунктах (например в Цимлянском районе) допустимая концентрация этого изотопа превысила норму в 139 раз, в Морозовске - в 27 раз. По поводу Ростова пока неизвестно. Хотя если облако летело и долетело до Франции и стран Средиземноморья, то нас уж точно не миновало.
Обидно то, что нас снова держат, как говорится, за лохов. Хотя представьте: сообщили бы сразу - какая бы поднялась паника. А так - могли бы просто тихо себе помереть от неизвестной причины в случае чего.
Поразительно ещё вот что. Место распространения известно - это, с высокой вероятностью, печально известное предприятие "Маяк" в Челябинской области. Но Росатом отнекивается: аварий не было. Кто-то специально привёз изотоп и распылил его вблизи "Маяка", да в таком количестве, что тот дошёл до Европы?!
Впрочем, оставим эти риторические вопросы. Нужно думать - что делать, если можно что-то сделать. Итак, что же такое рутений и стоит ли нам его бояться?
Рутений 106 - это радиоактивное вещество, применяемое для лучевой терапии опухолей, а также в генераторах питания спутников и для небольших атомных реакторов.
Естественно, при определенном уровне радиационного фона он становится опасным. На человеческий организм он действует так же как цезий-137. И, кстати, последствия его влияния проявляются не сразу, а где-то через полгода.
Большая Медицинская Энциклопедия сообщает, что критическим органом для растворимых соединений радиоактивных изотопов Р. является желудочно-кишечный тракт, а для нерастворимых соединений - в ряде случаев желудочно-кишечный тракт и легкие.
Это радиоактивный изотоп рутения с периодом полураспада чуть больше года (373,6 сут.), подвержен бета-распаду в родий-106, который затем практически тут же претерпевает еще один бета-распад в стабильный палладий-106. Данные два бета-распада порождают электроны широкого спектра энергий вплоть до примерно 3 МэВ и сопровождается гамма-излучением (наиболее сильные линии 511 и 622 кэВ). Соответственно, опасен он своей радиоактивностью и радиотоксичностью. А защита -- как от любых других радиоактивных изотопов: от внешнего излучения -- время, расстояние и, при необходимости, экранирование свинцом, от внутреннего -- принятие всех возможных мер против попадания его в организм путем неукоснительного соблюдения всех правил работы с открытыми источниками ионизирующего излучения.
Что же касается недавнего случая с выбросом рутения-106, ученые говорят, что можно не беспокоиться. Его концентрация там, где он был обнаружен, ничтожна и многократно ниже тех концентраций радиоактивных изотопов (в первую очередь, радона и его продуктов распада), с которыми мы постоянно сталкиваемся, так что защищаться от него никак не нужно. Вот только верится в это слабо.
Откуда же тогда эти пугающие цифры о превышении содержания в атмосфере этого радиоактивного изотопа в сотни, а в пределах территории заражения - почти в тысячу раз?
Между тем в течение дня продолжали поступать сообщения "Интерфакса": зафиксированный выброс в воздухе рутения-106 не превышает предельно допустимых концентраций, заявил журналистам глава Росгидромета Максим Яковенко.
«Факт был, но концентрации, что отловились, были в сотни-тысячи раз ниже предельно допустимых концентраций. То есть, никакой опасности нет», - сообщил Яковенко.
«По поводу источника, источник мы не ищем по одной простой причине: чего его искать, когда нет опасности»,- добавил он.
В то же время в администрации Челябинской области сообщили, что никакой паники в регионе нет. А челябинский областной онкодиспансер не располагает информацией об опасных концентрациях радиации в регионе.
Главный онколог области Андрей Важенин сообщил "Интерфаксу" сегодня.
«Мы проводим свой мониторинг. Каких-либо данных об опасной ситуации в регионе к нам не поступало», - сказал он. По словам онколога, рутений-106 «не является чистым канцерогеном». «Населению не о чем беспокоиться», - подчеркнул он.
Между тем уже к вечеру начала просачиваться довольно тревожная информация. Так, РИА Новости со ссылкой на Росгидромет сообщило, что в конце сентября экстремально высокое загрязнение воздуха этим радиоактивным изотопом наблюдалось на Южном Урале, высокое загрязнение - в Татарстане, Поволжье и Ростове-на-Дону.
Но опасно это или неопасно, кто-то подвергся серьёзному облучению или нет, мы вряд ли узнаем из официальных источников. И самое скверное, что мы ничего здесь сделать не можем. Тем более что каждый из нас уже получил своё, если уровень радиационного загрязнения действительно был высоким. Нам некуда уехать, убежать, уплыть, ибо Земля маленькая, нигде нельзя чувствовать себя в безопасности. Однако со стороны властей должно же быть какое-то официальное сообщение или нет?
И главное: нужно рассказать людям, какие меры профилактики нужны, чтобы обезопасить себя от возможных последствий, и делать это немедленно на государственном уровне.
Я лично думаю, что то, что, как говорится, "хапнула" Ростовская область, действительно может быть неопасно. Но у нас тоже расположен объект повышенной радиоактивной опасности - атомная станция в Волгодонске. Не дай бог, конечно, но вдруг что-то случится - я практически уверен, что оповещение людей и превентивные меры от возможных последствий поражения радиацией будут реализованы в самую последнюю очередь.
В начале октября европейские организации, занимающиеся радиационной безопасностью, обнаружили необъяснимый рост концентрации радиоактивного рутения-106 в атмосфере в юго-восточной части Европы. Анализ полученных данных указывал , что вероятный источник загрязнения находился на территории России, в районе Южного Урала. Российские власти заявляли, что никаких превышений концентрации рутения в атмосфере не наблюдается. Только в ноябре Росгидромет сообщил , что повышенная концентрация рутения действительно была зафиксирована в нескольких населенных пунктах Челябинской области. Росатом заявляет , что нигде на предприятиях атомной отрасли не происходило никаких аварий, в прессе звучат самые фантастические версии о происхождении рутения (например, что он упал со спутника), а экологи обращаются в прокуратуру.
С вопросами о том, что такое рутений-106, откуда он мог взяться и стоит ли его бояться, N + 1 обратился к заведующему кафедры радиохимии химического факультета МГУ имени Ломоносова, член-корреспонденту РАН Степану Калмыкову.
N + 1: Так что такое рутений-106?
Степан Калмыков: Речь идет о нейтроно-избыточном радиоактивном изотопе рутения, который в природе не встречается - это один из множества продуктов деления урана под действием нейтронов. Период его полураспада - 373 дня, в результате распада образуется родий-106, который почти сразу распадается в стабильный палладий.
Как и другие нейтроно-избыточные изотопы, рутений-106 является бета-излучателем. Иначе говоря, он испускает поток электронов. У него есть и гамма-составляющая, по которой его легко измерять.
В целом, самые опасные радионуклиды - это альфа-излучатели, ядра которых испускают альфа-частицы, ядра гелия. Это, например, полоний-210. Но от альфа-излучения легко защититься - поток альфа-частиц легко поглощается листом бумаги. У гамма-излучения самая высокая проникающая способность, от него труднее всего защититься, но и последствия от его воздействия существенно меньше, чем от альфа-излучения. Бета-излучение - в середине, оно менее опасно, чем альфа, но и проникающая способность у него выше.
Необходимо понимать, что степень опасности в подобных случаях зависит от того, как именно радиоактивный изотоп попал в организм, в каком количестве, а также от его химических свойств. У некоторых радионуклидов период полувыведения может быть очень большим, больше среднего времени жизни человека, а некоторые выводятся очень быстро, и в этом случае их биологическое воздействие может быть гораздо меньше, чем у тех, которые накапливаются в организме. В случае вдыхания рутения в виде аэрозоля период полувыведения составляет около двух суток - это довольно быстро.
Опасны ли концентрации рутения, обнаруженные Росгидрометом на Южном Урале?
Это очень невысокие содержания. В сообщении Росгидромета говорится, что в некоторых населенных пунктах Челябинской области в конце сентября концентрация рутения выросла в 900 раз по сравнению с фоновыми значениями, зафиксированными в предыдущие месяцы. Но рутений-106 - экзотический радионуклид, он не встречается в природе, его фоновые значения почти нулевые, поэтому это превышение ничего не говорит об угрозе.
Правильно сравнивать с нормами радиационной безопасности для этого радионуклида. В соответствии с ними граница допустимого для всех бета-излучателей - 4,4 беккереля на кубометр. Только после того, как эта норма будет превышена, нужно предпринимать какие-то меры для защиты населения.
Степан Калмыков, завкафедрой радиохимии химического факультета МГУ имени Ломоносова, член-корреспондент РАН
Фото из личного архива
Но самые высокие значения, которые зафиксировал Росгидромет в Челябинской области, в сотни раз меньше - 7,61*10 -2 беккереля на кубический метр. Необходимо также учитывать, что концентрация рутения очень быстро падает из-за перемешивания воздушных масс, поэтому я думаю, что сейчас она уже на пределе значений, которые мы вообще можем зафиксировать.
Кроме того, следует понимать, что в воздухе присутствует целый спектр природных альфа-, бета- и гамма-излучателей. Например, во всех строительных материалах есть уран и торий. Уран распадается в долгоживущий радий-226, а он, в свою очередь, превращается в радон-222. А радон - это газ, мы им дышим, на продукты его распада приходится около 60 процентов дозовой нагрузки человека в среднем, он всегда есть в воздухе, от этого нельзя избавиться. Я говорю на лекциях студентам, что это естественный биосферный фактор. Содержание радионуклидов, например урана-238, на Земле высоко, так как морская вода содержит больше урана, чем железа.
А откуда вообще мог взяться рутений?
Версия о том, что рутений появился в результате аварии на предприятии по переработке отработавшего ядерного топлива и отходов, а это основная профильная деятельность ПО «Маяк», - полностью несостоятельна. По одной простой причине: в отработавшем топливе находится целый «букет» различных радионуклидов, в том числе летучих с различными периодами полураспада. И если бы это была авария, связанная с отработавшим топливом, то мы увидели бы в воздухе многие из этих радионуклидов. Но мы видим один рутений.
В интернете пишут, что причиной выброса рутения может быть переработка зарубежных отходов, но и это все не соответствует действительности. Потому что, опять же, в случае аварийной ситуации мы увидели бы в первую очередь летучие радиоактивные изотопы различных элементов, содержание которых может быть на порядки выше содержания рутения.
Например, после Чернобыльской аварии никто не говорил о рутении, его количество было ничтожно по сравнению с йодом, другими радионуклидами, а по прошествии месяцев - цезием, стронцием; именно они были главной угрозой. И в случае аварии на «Маяке» было бы то же самое.
Здесь же мы не видим ничего, кроме рутения. Мы знаем, что рутений-106 применяется в медицине - его используют в качестве радиоактивной метки, применяют для лучевой терапии злокачественных опухолей глаз. Поэтому можно сделать вывод, что высокочистый раствор радионуклида каким-то образом - каким именно, я не знаю - попал в атмосферу. Скорее всего, это произошло в одном из медицинских учреждений, где работают с радиофармпрепаратами, либо на производстве этих радиофармпрепаратов.
Но авария, связанная с ядерным топливом или с его отходами, практически исключена.
Карта Европы, отражающая наиболее вероятное место выброса рутения
Как рутений мог попасть в атмосферу и долететь до Европы, где его обнаружили?
В высшей степени окисления рутений вполне летуч. Я, разумеется, не знаю, но возможно, что утечка произошла на каких-то стадиях технологического процесса, где он превращается в аэрозоль, например при упаривании.
В Европе его зарегистрировали на уровне исчезающих концентраций. Это делается специальными воздуходувными устройствами. В течение длительного времени, скажем суток, они собирают аэрозольный материал - десятки и сотни тысяч кубометров воздуха, которые затем прокачиваются и анализируются на измерительных установках, тщательно изолированных от естественного радиоактивного фона. Это позволяет регистрировать очень низкие концентрации радиоактивных веществ. И дальше, при экспозиции в течение дней, можно увидеть вклад рутения. Это все равно очень маленькие значения. Самое высокое значение, зафиксированное во Франции, - это 1,97*10 -5 беккерелей на кубометр, что в тысячи раз меньше, чем на Южном Урале.
Поэтому это вопрос не медико-биологический, никаких последствий для здоровья людей не будет. Но это технологическая и административная проблема. Где-то, видимо, была нарушена технология, и никто не может гарантировать, что в том же месте не произойдет более серьезная и более опасная авария.
Беседовал Илья Ферапонтов
Литература
Калистратова В.С. и др. Радиобиология инкорпорированных радионуклидов / В.С. Калистратова, И.К. Беляев, Е.С. Жорова, П.Г. Нисимов, И.М. Парфенова, Г.С. Тищенко, М.М. Цапков; Под общ. ред. д.м.н. В. С. Калистратовой. - М.: Издательство ФМБЦ им. А.И. Бурназяна ФМБА России, 2012. - 464 с.
Вприроде не существуют, нo они образуются в результате деления ядер урана и плутония в реакторах атомных электростанций, подводных лодок, кораблей, при взрывах атомных бомб. Большинство радиоактивных изотопов рутения недолговечны, но два - рутений-103 и рутений-106 - имеют достаточно большие периоды полураспада (39,8 суток и 1,01 года) и накапливаются в реакторах. Знаменательно, что при распаде плутония рутения составляют до 30% общей массы всех осколков деления. С теоретической точки зрения этот факт безусловно интересен. В нем даже есть особая «изюминка»: осуществилась мечта алхимиков-неблагородный металл превратился в благородный. Действительно, в наши дни предприятия по производству плутония выбрасывают десятки килограммов благородного металла рутения. Но практический вред, наносимый этим процессом атомной технике, не окупился бы даже в том случае, если бы удалось применить с пользой весь , полученный в ядерных реакторах.
Чем вреден рутений
Одно из главных достоинств ядерного горючего - его воспроизводимость. Как известно, при «сжигании» урановых блоке» в ядерных реакторах образуется новое ядерное горючее - . Одновременно образуется и «зола» - осколки деления ядер урана, в том числе и рутения. Золу, естественно, приходится удалять. Мало того, что ядра осколочных элементов захватывают нейтроны и обрывают цепную реакцию, они еще создают уровни радиации, значительно превышающие допустимые. Основную массу осколков отделить от урана и плутония относительно легко, что и делается на специальных заводах, а вот радиоактивный доставляет много неприятностей.
Неизрасходованный и осколки разделяют на специальных установках. Первая стадия разделения - растворение урановых блоков в азотной кислоте. Здесь и начинаются неприятности с рутением. При растворении часть его превращается в комплексные нитро-зосоединения, в основе которых трехвалентная группировка (RuNO)3+. Эта группировка образует в азотной кислоте комплексные соединения всевозможного состава. Они взаимодействуют между собой или с другими ионами, находящимися в растворе, гидролизуются или даже объединяются в неорганические полимерные молекулы. Комплексы совершенно разные, но разделить и идентифицировать их очень трудно. Бесконечное разнообразие свойств нитрозосоединений рутения ставит перед химиками и технологами множество сложнейших вопросов.
Существует несколько методов отделения осколков от плутония и урана. Один из них ионообменный. Раствор, содержащий различные ионы, проходит через систему ионообменных аппаратов. Смысл этой операции состоит в том, что и задерживаются ионитами в аппаратах, а прочие элементы свободно проходят через всю систему. Однако уходит лишь частично. Часть его остается на ионообменнике вместе с ураном.
В другом методе - осадительном - переводится в осадок специальными реактивами, а осколки остаются в растворе. Но вместе с ураном в осадок переходит и часть рутения.
При очистке методом экстракции уран извлекается из водного раствора органическими растворителями, например эфирами фосфорорганических кислот. Осколки остаются в водной фазе, но не все - рутений частично переходит в органическую фазу вместе с ураном.
Трудностей очистки ядерного горючего от рутения пытались избежать, применяя сухие методы, исключающие растворение урановых блоков. Вместо азотной кислоты их обрабатывали фтором. Предполагалось, что уран при этом перейдет в летучий гексафторид и отделится от нелетучих фторидов осколочных элементов. Но рутений и тут остался верен себе. Оказалось, он тоже образует летучие фториды.
Трудности с рутением преследуют технологов и на следующих стадиях работы с делящимися материалами. При улавливании осколков из сбросных растворов большую часть посторонних элементов удается перевести в осадок, а рутений опять-таки частично остается в растворе. Не гарантирует его удаление и биологическая очистка, когда сбросные растворы сливают в специальные бессточные водоемы.
Рутений начинает постепенно мигрировать в грунт, создавая опасность радиоактивного загрязнения на больших расстояниях от водоема. же самое происходит при захоронении осколков в шахтах на большой глубине. Радиоактивный рутений, обладающий (в виде растворимых в воде нитрозосоединений) чрезвычайной подвижностью, или, правильнее сказать, миграционной способностью, может уйти с грунтовыми водами очень далеко.
Проблема очистки - дезактивация оборудования, одежды и т. д.- от радиорутения также имеет свою специфику. В зависимости от того, в каком химическом состоянии находился рутений, его либо удается легко отмыть и удалить, либо он дезактивируется с большим трудом.
Борьбе с радиоактивным рутением уделяют много внимания физики, химики, технологи и особенно радиохимики многих стран. На I и II Международных конференциях по мирному использованию атомной энергии в Женеве этой проблеме было посвящено несколько докладов. Однако до сих пор нет оснований считать борьбу с рутением оконченной успешно, и, видимо, химикам придется еще немало поработать для того, чтобы эту проблему можно было перевести в категорию окончательно решенных.
