Новый инцидент на севере страны вызвал всеобщее беспокойство и породил массу слухов. Население города скупило весь йод. «И нам надо купить и скушать йод», «Это новые Фукусима и Чернобыль» — такого рода сообщения нередки. Спокойный голос эксперта в этой ситуации очень важен. На вопросы Наталии Деминой отвечает докт. хим. наук, зав. лабораторией радиоизотопного комплекса Института ядерных исследований РАН, член Комиссии РАН по противодействию фальсификации научных исследований Борис Жуйков.
— 8 августа 2019 года под Архангельском произошел инцидент с выбросом радиоактивных нуклидов. Как и с выбросом рутения-106 в сентябре 2017 года, ситуация неясная, вызывающая всеобщее беспокойство. В средствах массовой информации уже было множество комментариев — и от людей далеких от этих вопросов, и от специалистов.
— Да, комментариев было много, и ко мне за ними обращались. Фантазировать можно сколько угодно, но информации, к сожалению, слишком мало, чтобы сделать однозначные выводы.
— Какие версии произошедшего вы считаете самыми вероятными?
— Есть несколько вариантов, но для их подтверждения нужны дополнительные сведения, в первую очередь об изотопном составе выброса, о количестве радиоактивности и о ее распределении.
— Министерство обороны РФ заявило, что выброс произошел в результате взрыва реактивной жидкостной двигательной установки, оснащенной радиоизотопным источником энергии. Такое объяснение соответствует имеющимся фактам?
— Да, эта версия возможна, хотя и вызывает некоторые сомнения. Под «радиоизотопным источником энергии» могут иметь в виду разные устройства. С 1960-х годов используются радиоизотопные термоэлектрические генераторы (РИТЭГи). Это вещь известная, и ничего там особо секретного нет: это достаточно массивные устройства, которые обеспечивают сравнительно небольшую мощность (сотни ватт по электричеству), но зато могут очень долго работать без обслуживания — сотни дней или даже много лет. Поэтому их используют, как правило, в космических аппаратах или в труднодоступных районах.
— А какие радиоизотопы используют для этих целей, в чем их особенности и какую опасность они представляют?
— В РИТЭГах могут использоваться разные бета- и альфа-активные радионуклиды. Я бы разделил их на три группы. Первая — бета-активные со значительным испусканием также гамма-лучей: это, например, всем известный цезий-137 (период полураспада — 30 лет), кобальт-60 (5,3 года), церий-144 (285 дней), рутений-106 (1 год). Такие радионуклиды имеют высокую гамма-постоянную, и активность от этих радионуклидов легко заметить с помощью обычных дозиметров и идентифицировать с помощью гамма-спектрометров.
Вторая группа — тоже бета-активные, но почти не испускающие гамма-лучей: стронций-90 (29 лет, и это наиболее часто используемый радионуклид в РИТЭГах), прометий-147 (2,6 года), никель-63 (100 лет), тулий-170 (129 дней). Обычными дозиметрами их заметить сложнее — только непосредственно по бета-излучению, которое сильно поглощается веществом, или по сравнительно слабому тормозному гамма-излучению. А для идентификации надо делать радиохимическое выделение из фильтров, которые эти радионуклиды поглотили. Это более сложная процедура, чем просто измерение.
И наконец, третья группа — альфа-активные радионуклиды. Их вообще крайне трудно заметить обычным дозиметром, потому что альфа-частицы поглощаются даже одним листом бумаги; нужны специальные, не столь распространенные альфа-счетчики, а идентификацию делают после химического выделения, приготовления тонких источников и использования альфа-спектрометров, которые есть далеко не везде. Это в первую очередь плутоний-238 (88 лет, довольно часто применяется в РИТЭГах), кюрий-244 (18 лет), кюрий-242 (163 дней), полоний-210 (138 дней), уран-232 (72 года) и некоторые другие радионуклиды.
Есть еще концепция использования подкритических РИТЭГов, когда распад основного радионуклида инициируется с помощью внешнего источника нейтронов. Энерговыделение там гораздо больше. Это немного напоминает ядерный реактор, но в реакторе идет управляемая цепная реакция деления.
В последнее время активно развивается направление с радиоизотопными источниками на ином принципе — прямого преобразования радиоактивного распада с испусканием бета-частиц (электронов) в электроэнергию; при этом радиоизотоп наносят в виде тонкого слоя. Получаются более компактные устройства («ядерные батарейки»). Перспективными радионуклидами для таких устройств являются никель-63 и прометий-147.
— А там большая активность? И насколько это опасно?
— Активность радионуклидов в РИТЭГах составляет десятки и сотни тысяч кюри. (Напомню, что, например, активность выброшенного рутения-106 составляла только
несколько тысяч кюри, а активность в Чернобыльском выбросе оценивается в 50 млн кюри). Но радиотоксичность наиболее часто используемого бета-активного стронция-90 в несколько раз выше, чем у рутения-106, а радиотоксичность плутония-238 — еще примерно на два порядка выше. И вообще альфа-активные радионуклиды наиболее опасны. Причем у плутония-238 гамма-активность в 6000 раз меньше, чем у рутения-106,т. е. плутоний-238 очень трудно заметить с помощью обычных дозиметров.
— Чем более опасен изотоп, тем он менее заметен?
— Не всегда, но в данном конкретном случае именно так и получается.
— Так может быть, станции радиологического контроля в России перестали передавать данные именно потому, что эта информация позволила бы точно определить, какие изотопы выброшены в результате взрыва?
— Может быть и так, хотя и другие причины возможны.
— А почему станции за рубежом пока не обнаружили выброшенной активности?
— Снова: если это лишь бета- или альфа-активность, то обнаружить ее гораздо сложнее, чем, например, цезий-137, рутений-106, иод-131. К тому же в самый момент аварии ветер от Нёноксы дул в сторону Северодвинска, а далее — на восток к Ямалу и на север [1]. Только потом направление ветра изменилось, но активность уже значительно рассеялась. Сообщалось об обнаружении иода-131 в Норвегии; но иод-131 просто очень хорошо заметен, и источников этого изотопа может быть довольно много. В очень небольших и неопасных количествах он может выделяться в атмосферу при работе реакторов и при производстве радионуклидов для медицинских целей. Похожая ситуация с цезием-137. Малейшая активность хорошо заметна, радиотоксичность сравнительно низкая, а распространен после различных аварий по различным водоёмам Земли он очень широко. Пораженные радиацией не могли передать значительную активность лечащим врачам.
— Если РИТЭГ предназначен для долговременного использования, тогда зачем нужны такие источники в ракете, которая работает сравнительно небольшое время?
— Собственно, для обеспечения систем самой ракеты более выгодно использовать обычные источники питания. Но если ракета долгое время стоит на автономном дежурстве — в космосе или на придонном базировании без обслуживания, то может быть и резонно использовать радиоизотопные источники питания. Возможно, именно поэтому не раскрываются детали инцидента — вдруг это подпадает под определенные ограничения вооружений, — но я в этом не разбираюсь. Также нельзя исключить
инициирование воспламенения и интенсификацию горения с помощью радиоактивного
излучения.
— Приводят еще версию о крылатой ракете с небольшим ядерным реактором. Как вы к ней относитесь?
— Да, компактный ядерный реактор тоже могут именовать источником энергии, содержащим радиоизотопы. Но принцип работы там совершенно иной — использование энергии цепной реакции деления, и реактор уже обладает гораздо большей мощностью, чем РИТЭГи. При работе реактора создается высокая температура, и разогрев воздуха или, например, запасенного водорода может обеспечивать реактивную тягу при маневрировании ракеты.
Старт, скорее всего, осуществляется с помощью жидкостных или твердотопливных двигателей. Такие компактные реакторы разрабатывались в Курчатовском институте, затем в Физико-энергетическом институте (Обнинск), а также во ВНИИЭФ (Саров), откуда и были пострадавшие под Северодвинском. Некоторые компактные реакторы использовались для наработки медицинских изотопов, которыми я занимаюсь. Однако программа использования таких реакторов в военных целях была закрыта, в том числе в связи с вопросами безопасности. Но сейчас, когда декларируется возрождение ВПК, на такого рода исследования дают большие деньги, и, возможно, из архивов достали и старые проекты. А уж насколько они окажутся эффективными — это вопрос.
— Если это был ядерный реактор, то какие радионуклиды могли появиться в выбросе?
— Это обычный, довольно богатый, спектр радионуклидов: иод-131, цезий-137, стронций-90, цирконий-95, рутений-103 и многие-многие другие продукты деления, а также альфа-активные актиноиды и радон. По соотношению радионуклидов можно было бы примерно определить, как долго работал реактор, — но только в том случае, если состав не был химически дифференцирован. Если взрыв произошел под водой, то в воде разные радионуклиды ведут себя по-разному. В воздухе лучше всего летят инертные газы, йод и рутений.
Если радиоактивность в выбросе была от работавшего какое-то время ядерного реактора, то тогда населению в районе аварии действительно стоило принимать йодосодержащие препараты (чтобы иод-131 меньше усваивался). А если большого количества иода-131 в атмосфере нет, то принятие больших количеств йода может быть, наоборот, только вредно. Как я уже говорил, для точной оценки ситуации необходимо знать радионуклидный состав в выбросе.
— Можно ли сравнить взрыв подобного ядерного реактора с Чернобыльской катастрофой (таким сравнением пестрят заголовки в соцсетях)?
— Вовсе нет! Для паники нет оснований. Тепловая мощность взорвавшегося в Чернобыле реактора РБМК-1000 была около 3000 МВт, а здесь — на многие порядки ниже. Кроме того, РБМК действовал долгое время, нарабатывая радионуклиды. Так что выброшенная радиоактивность под Северодвинском будет, наверное, во много тысяч раз меньше, причем большая часть — короткоживущие изотопы.
— Сообщалось о кратковременном повышении радиационного фона — в некоторых точках в 16 раз. Много это или мало? Представляет это опасность для населения?
— Пока мы не знаем, за счет каких радионуклидов произошло повышение фона, а это всё определяет. Если это исключительно гамма-фон — не страшно. Даже 16-кратное превышение гамма-фона в течение часов или даже дней не приведет к значительному облучению. Но если это бета- или, не дай бог, альфа-активные радионуклиды, попадание их внутрь организма может вызвать серьезные заболевания.
— Но говорят, что там многие люди пострадали и даже лечащие их врачи «заразились радиацией»…
— Люди, находившиеся вблизи от места аварии, могли получить приличную дозу (более вероятно — из-за попадания опасных радионуклидов внутрь организма). А врачи — вряд ли (для этой цели им пришлось бы облизывать пациентов или пить их мочу). При физическом контакте с пациентами врачи могли загрязниться только мизерным количеством вещества, а вторичное внешнее облучение в течение короткого времени не так уж опасно. Важны не только показания счетчика, но еще и как долго человек подвергался воздействию и какое именно было воздействие.
— Существуют же какие-то нормы?
— Конечно, есть действующие нормы радиационной безопасности — НРБ-99/2009 [2]. Они очень жесткие. Согласно нормам для всего населения, в год можно получить не более 5000 мкЗв (0,5 бэр). Таким образом, при фоне 1,6 мкЗв/ч можно облучаться четыре месяца в пределах нормы. А нам, профессионалам, лицам категории А, можно получать в 10 раз больше (50 000мкЗв) без всякого вреда для здоровья. Также имеются нормы по загрязнению бета- и альфа-частицами.
— Если можно облучаться без всякого вреда, то почему такая большая разница между разрешенными дозами для профессионалов и для всего населения?
— В нормах учитывается, что непрофессионалы могут нечетко контролировать дозу, не понимая, какое именно было воздействие. Кроме того, те, кто работает с радиацией, регулярно проходят медицинский контроль.
— Увеличивает ли облучение в пределах норм риск онкологических заболеваний?
— Нет, риск понемногу начинает увеличиваться только при сравнительно высокой дозе облучения — более 100 000 мкЗв (10 бэр) за год. Модель LNT, согласно которой вероятность заболевания пропорциональна дозе облучения, возникла еще в начале 1950-х. Но сейчас точно известно, что она не работает (см. например, [3]). Всё большее подтверждение находит модель радиационного гормезиса, по которой небольшие дозы облучения могут быть даже полезны. Хотя для полного обоснования этой теории пока недостаточно данных: трудно точно определить этот эффект на фоне других факторов. Это касается в первую очередь внешнего гамма-излучения: при попадании радионуклидов внутрь ситуация неоднозначная и намного сложнее.
— Неужели радиоактивность может быть полезна? Радиация ведь только разрушает биологические объекты?
— Во-первых, ряд радиоизотопов используют в ядерной медицине для диагностики и лечения разных заболеваний. Во-вторых, любой химик знает, что многие химические и биохимические реакции идут с участием радикалов. Много радикалов — вредно, и совсем без радикалов — нельзя. И космическое излучение, и излучение обычных природных материалов присутствовало и присутствует всегда. Вопрос в дозе.
— Суммируя сказанное выше, можете ли вы сказать, что никакой реальной опасности последствия взрыва возле Северодвинска не несут?
— Я этого не говорил. Этого нельзя утверждать, пока не будет известно, какие именно радионуклиды и в каком количестве были выброшены. Всё ведь опять засекречено, хотя, по сути, это является секретом только для гражданских людей. Пока ясно одно: есть проблема и ее надо решать. Согласно статье 237 УК РФ строго наказывается сокрытие или искажение информации о событиях, фактах или явлениях, создающих опасность для жизни или здоровья людей либо для окружающей среды. Но кто определяет опасность? Всё опять зависит от решения исполнительной власти. Реального независимого контроля нет. А если произойдет более серьезная авария и власти опять будут скрывать ее последствия? В этом и состоит наибольшая опасность для общества, по моему мнению.
— Завершая интервью… Такое впечатление, что количество инцидентов, связанных с радиацией, увеличилось. Вызвано ли это снижением качества подготовки сотрудников российской атомной отрасли? Порой говорят, что многие действительно квалифицированные специалисты ушли, а «эффективные менеджеры» не способны сами принимать правильные решения.
— Я с этим согласен только отчасти. На самом деле тяжелые радиационные аварии случались во времена СССР и до Чернобыля, люди гибли. Просто тогда всё засекречивалось гораздо более жестко, публикаций в СМИ почти не было. Нормы радиационной безопасности отличались от современных, и пунктов контроля было меньше, аппаратура была гораздо менее чувствительная, чем сейчас. В то же время система реакции на инциденты мало изменилась.
Обновление от 26 августа:
P. S. 26 августа 2019 года Росгидромет сообщил, что Северное УГМС и НПО «Тайфун» провели гамма-спектрометрический анализ проб радиоактивных аэрозолей в воздухе и выпадениях (очевидно за 8 августа — Б. Ж.). Он показал наличие стронция-91 (период полураспада 9,5 ч), бария-139 (83 мин.) и бария-140 (12,8 дн.) вместе с дочерним лантаном-140 (40,3 ч).
Это — короткоживущие продукты деления урана или трансурановых элементов, из чего следует что авария произошла не со стандартным РИТЭГом, а работавшим ядерным реактором. Хотя нельзя исключить также подкритичный радиоизотопный генератор, но о таких мало что известно.
Все эти радионуклиды являются продуктом распада еще более короткоживущих изотопов инертных газов (а не наоборот, как ошибочно пишется в сообщении Росгидромета): конкретно — криптона-91 (8,6 с), ксенона-139 (40 с) и ксенона-140 (14 с). В то же время многочисленные изотопы ниобия, циркония, молибдена, рутения, йода, теллура и лантаноидов с подходящим периодом полураспада не видны. Это говорит о том, что устройство не было полностью разгерметизировано, через дефекты корпуса или фильтры прошли только инертные газы, или же другие продукты полностью поглотились в толще воды, что маловероятно. Вообще, теперь нет оснований говорить о взрыве ядерного реактора, а можно говорить о частичных утечках радиоактивности.
Продукты распада всех других изотопов, а также инертных газов, не видны, но это естественно: их активность и должна быть гораздо ниже. Например, активность долгоживущих радионуклидов цезия-137 и стронция-90 должна быть по расчетам в тысячи раз меньше, чем обнаруженных радионуклидов.
Об общем количестве зарегистрированной активности не сообщается, но если данные о превышении гамма-фона только в 16 раз корректны, то гамма- и бета-активность, создаваемая обнаруженными радионуклидами, опасности для населения не представляет. Но альфа-активность на фильтрах всё же стоит измерить.
Борис Жуйков
Беседовала Наталия Демина
- ventusky.com/?p=67.1;44.3;4&l=wind-100m&t=20 190 808/0600
- ritverc.ru/normadoc/NRB_2009.pdf
- Piercy C. Time for fresh look at low-dose radiation // ANS News — A Publication of the American Nuclear Society. July/August 2019. P. 4−5.