Откуда рутений?

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.

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.

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