В начале октября европейские организации, занимающиеся радиационной безопасностью, зафиксировали необъяснимый рост концентрации радиоактивного рутения-106 в атмосфере в юго-восточной части Европы. Анализ данных указывал на вероятный источник загрязнения, расположенный на территории России, в районе Южного Урала. Российские власти утверждали, что превышений концентрации рутения в атмосфере не наблюдается. Однако в ноябре Росгидромет подтвердил, что повышенная концентрация рутения действительно была зафиксирована в нескольких населенных пунктах Челябинской области. Росатом заявил, что на предприятиях атомной отрасли не происходило никаких аварий, в прессе звучат самые экзотические версии о происхождении рутения, например, что он упал со спутника, в то время как экологи обращаются в прокуратуру.
С вопросами о том, что такое рутений-106, откуда он мог взяться и стоит ли его бояться, мы обратились 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, то есть испускает поток электронов. У него есть и гамма-составляющая, что упрощает его измерение.
В целом, самые опасные радионуклиды — это альфа-излучатели, чьи ядра испускают альфа-частицы. Например, полоний-210. Но от альфа-излучения легко защититься — поток альфа-частиц поглощается листом бумаги. Гамма-излучение, с другой стороны, обладает высокой проникающей способностью — от него труднее всего защититься, но и последствия его воздействия существенно меньше, чем от альфа-излучения. Бета-излучение представляет собой среднюю степень опасности: оно менее опасно, чем альфа-излучение, но его проникающая способность выше.
Степень опасности радиоактивного изотопа зависит от того, как он попал в организм, в каком количестве и от его химических свойств. Некоторые радионуклиды имеют долгий период полураспада, превышающий среднюю продолжительность жизни человека, тогда как другие выводятся очень быстро, и их биологическое воздействие может быть намного меньше, чем у тех, которые накапливаются в организме. В случае вдыхания рутения в виде аэрозоля его период полураспада составляет около двух суток — это довольно быстро.
Вопрос: Опасны ли концентрации рутения, обнаруженные Росгидрометом на Южном Урале?
Степан Калмыков: Это очень низкие содержания. В сообщении Росгидромета указано, 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, поэтому его фоновые значения почти нулевые, и это превышение не говорит об угрозе. Правильно сравнивать с нормами радиационной безопасности для этого радионуклида. Граница допустимого для всех бета-излучателей составляет 4,4 беккереля на кубометр. Лишь после превышения этой нормы следует предпринимать меры для защиты населения.
Самые высокие значения, зафиксированные Росгидрометом в Челябинской области, составляют 7,61*10-2 беккереля на кубический метр — в сотни раз меньше допустимого уровня. Кроме того, концентрация рутения быстро снижается из-за перемешивания воздушных масс, и я полагаю, что сейчас она уже на пределе значений, которые мы можем зафиксировать. В воздухе также присутствует широкий спектр природных альфа-, бета- и гамма-излучателей; например, все строительные материалы содержат уран и торий.
Уран распадается на долгоживущий радий-226, который дальше превращается в радон-222. Радон — это газ, который мы дышим; на продукты его распада приходится около 60% дозовой нагрузки для человека и всегда присутствует в воздухе.
Переходя к вопросу о происхождении рутения, версия о его появлении в результате аварии на предприятии по переработке ядерного топлива не имеет оснований. В отработавшем топливе находится множество различных радионуклидов, включая летучие с различными периодами полураспада. Если бы произошла авария с отработанным топливом, мы бы увидели в воздухе и другие радионуклиды, но сейчас мы фиксируем только рутений.
Существуют также слухи о том, что выброс рутения может быть связан с переработкой зарубежных отходов. Но и это не соответствует действительности; при аварийной ситуации мы увидели бы в первую очередь летучие радиоактивные изотопы, содержание которых было бы значительно выше, чем содержание рутения. Например, после Чернобыльской аварии никто не упоминал о рутении — его количество было ничтожно по сравнению с йодом и другими радионуклидами, которые представляли основную угрозу. То же самое можно сказать и о возможной аварии на «Маяке» — в любом случае мы не видим ничего, кроме рутения.
Рутений-106 применяется в медицине, например, его используют в качестве радиоактивной метки и в лучевой терапии злокачественных опухолей глаз. Можно предположить, что высокочистый раствор рутения каким-то образом попал в атмосферу, вероятно, в медицинском учреждении или на производстве радиофармпрепаратов. Но вероятность, что это связано с ядерным топливом или его отходами, практически исключена.
Вопрос: Как рутений мог попасть в атмосферу и добраться до Европы?
Степан Калмыков: В высшей степени окисления рутений вполне летуч. Возможно, утечка произошла в процессе технологических операций, где он мог быть превращен в аэрозоль, например, при упаривании. В Европе рутений зафиксировали на уровне очень низких концентраций. Это делается специальными воздуходувными устройствами, которые накапливают аэрозольный материал, анализируя десятки и сотни тысяч кубометров воздуха, тщательно изолированного от естественного радиоактивного фона. Это позволяет регистрировать даже очень низкие концентрации радиоактивных веществ.
Тем не менее, самое высокое значение, зафиксированное во Франции, составляет 1,97*10-5 беккерелей на кубометр, что в тысячи раз меньше, чем на Южном Урале. Поэтому вопрос не медико-биологический — последствия для здоровья людей не ожидаются. Это больше технологическая и административная проблема. Вероятно, где-то была нарушена технология, и никто не может гарантировать, что в том же месте не произойдет более серьезная авария.
Автор: Илья Ферапонтов