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Atmospheric Chemistry

欧洲找到辐射云的可能来源

化学侦查工作表明,俄罗斯废核燃料处理工厂的事故是2017年核辐射云的源头

by Laura Howes
July 29, 2019 | APPEARED IN VOLUME 97, ISSUE 31

 

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Credit: National Academy of Sciences
2017年10月欧洲各检测站的钌-106平均浓度图(经校正)。若一名成年人暴露于浓度为1 Bq / m3的钌-106一年之久,只会达到该年推荐限值的一半。

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在2017年10月初的一个普通的星期一,欧洲各地的核监测站点开始在收集空气样本的过滤器中检测到放射性钌-106。实验室非正式组织的成员们开始互相电话问询是否测出了相似的结果。当他们意识到他们都观察到了放射性物质时,他们明白,一起核事件发生了。

因为这些放射性物质浓度很低,所以未对人类健康构成威胁。研究人员得出的结论是,最可能的来源是9月25日傍晚到9月26日下午俄罗斯乌拉尔山马雅克厂发生的火灾或爆炸(Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2019, DOI:10.1073/pnas.1907571116)。

“这是一项关于放射化学取证的杰出案例,”谢菲尔德大学核材料化学专家Neil Hyatt说。这项工作“表明需要保持高水平的国家能力和国际伙伴关系,以支持放射性检测和调查,”他补充道。

早先的研究表明,核事件于9月下旬在乌拉尔发生。但俄罗斯核公司Rosatom否认其任何核电站发生泄漏或事故。相反,俄罗斯当局建议钌可能来自重新进入大气层时发生燃烧的卫星的电池。

为了解开这个谜,德国汉诺威莱布尼兹大学的Georg Steinhauser收集了各个监测站点采集空气的过滤器。他的目标是找出钌的来源和如何会在欧洲散布。

首先,Steinhauser和他的团队通过测量同位素比率确定了核燃料的年数。他说,结果“令人震惊。”反应堆消耗的核燃料具有巨大的辐射水平,因此工人会等待几年再处理,他说。但Steinhauser团队发现,从钌-103与钌-106的比例看,燃料只有1.5-2岁。“鉴于其年数这么低,我们都开始怀疑数据质量,”Steinhauser说。“世界上没有任何设施敢再处理那么年轻的燃料。”但是,他认为这确实发生了。

同位素比率以及不同海拔高度的监测站的采集数据排除了俄方有关钌来自卫星言论的可能性。相反,Steinhauser说,数据指向非常年轻的核燃料的再加工,以创建紧凑的铈-144源,可用于粒子物理实验。由于其高放射性,对年轻乏燃料进行再处理更加棘手。高水平的电离辐射会影响燃料处理中涉及的化学反应,并且乏燃料产生的额外热量会加热爆炸性气体。

当Steinhauser的小组对空气过滤器中的钌进行溶解度和挥发性测试时,他们发现至少有两种性质迥异的钌化合物。Steinhauser说,在钌加工过程中发生火灾或爆炸可能会导致这种混合物进入空气中。

Rosatom继续否认其任何工厂或设施发生了事故。“国家监管机构和来自独立国际调查的专家都在2017年检查了马雅克设施,没有发现任何证据表明钌-106同位素来自这个地点,也没有发现任何所谓事故的痕迹,也没有发现当地工作人员暴露于高放射性水平的任何证据,”Rosatom在一份通过电子邮件发送给C&EN的声明中表示。

“这只是一个假设,”Steinhauser承认。他说,俄罗斯人是处理废核燃料的专家,所以他不确定为什么他们还没有公开所发生事情的细节。“我们还没有完全弄明白其中含义,”他说。“但采集物质的化学性质能告诉我们有关那个设施发生的事情以及事故情况。”

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