作者:晋楠 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2018/2/27 16:48:31
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放射云从哪里来?
俄核乏料处理不当或导致辐射在欧洲扩散

俄罗斯南部玛雅克设施的篱笆,法国科学家称那里去年秋季曾发生泄露事故。

图片来源:The Bellona Foundation

去年9月到10月的一连两个星期,人造同位素钌-106的踪迹在欧洲飘荡,触动从挪威到希腊到乌克兰再到瑞士的探测器。该放射性云非常稀薄,因而不会产生多大危险,其中包含的放射性物质不过数克,但其来源却是一个巨大的谜题。

近日,位于巴黎的法国放射防护和核安全研究所(IRSN)的科学家表示,该同位素或来自俄罗斯南部奥焦尔斯克的玛雅克设施。IRSN认为,此次泄漏可能是玛雅克的技术人员在为意大利拉奎拉格兰萨索国家实验室的一项物理实验制作一种高放射性的成份时弄砸了。

然而,俄罗斯政府和该州原子能机构Rosatom却坚决否认发生过事故。同时,由莫斯科俄罗斯学院核安全研究所(IBRAE)设立的一个国际委员会日前碰面后就此次污染的起源发生了分歧。

基于利用空气样本数据和天气模式的一个计算机模型,IRSN在2017年10月初总结称,钌极可能来源于乌拉尔南部;其德国对应机构也如是认为。法国团队继续对多个潜在的来源,包括一个核反应堆事故进行了排查。但类似的事件应会喷发出钌以外的许多其他放射性污染物。

乌拉尔南部是玛雅克设施(60年前世界上最严重的核事故场地)的秘密所在地,推测很快转向那里再处理厂的潜在事故,该工厂在从已经使用过的废弃核燃料中提取同位素。2月6日公开的IRSN报告表示,玛雅克试图制造运往格兰萨索的铈-144胶囊,这应该作为一种可能的来源“被调查”。因为格兰萨索的科学家需要铈搜索被称为惰性中微子的假想粒子(现在项目已被叫停)。

IRSN称,释放的放射性钌的估量只可能来自于若干吨废弃核乏料的处理过程。而且,钌-106与去年秋季探测到的更少量的快速衰变同位素钌-103的比值表明,该燃料一定是一两年前才从反应堆中清理的。IRSN称,通常废弃核燃料在重新处理前会被冷却10年左右,而该工厂似乎在为需要高放射性水平的应用准备材料。

这与格兰萨索材料缺乏的中微子实验的描述相符合,这项被称为SOX的实验由意大利国家核物理研究所(INFN)和法国替代能源和原子能委员会共同支持。SOX发言人、热那亚大学粒子物理学家Marco Pallavicini说,它需要极具放射性且非常小的来源。他表示,唯一能为其做供应的公司——玛雅克生产联盟在2016年秋季签订了生产铈胶囊的协议,其产品有望在2018年初运抵。

但在2017年12月,该公司声明不能达到所需要的放射性水平。这意味着,SOX将会缺失所需要的敏感度,INFN在今年2月1日宣布它已经砍掉了该实验,Pallavicini表示这对科学家来说是“一个巨大打击”。

IRSN卫生主管Jean-Christophe Gariel称,从玛雅克废弃核燃料中分离铈期间未能控制的温度升高可能把废弃物中的一些钌转化成气态的氧化钌。他说,该气体可能从玛雅克设施的过滤器中逃逸出来,并在外部的冷空气中固化,变成小的固态颗粒,然后在全欧洲飘散开来。

IBRAE主任Leonid Bolshov称IRSN的推断是“一个很好的猜想”,但却并不正确。他说,一方面,分离过程从未达到“那个热度”。他补充说,无论如何,玛雅克废弃核燃料的“主要操作”是在2017年10月底完成的,这一时间处于钌泄露之后。Bolshov说,“可能是极其罕见的气象现象”把钌从至今为止尚未找到的地方传播到乌拉尔南部,然后从那里扩散开去。

IBRAE国际委员会成员、IRSN物理学家Jean-Luc Lachaume说,即将在4月再次碰头的IBRAE国际委员会非俄罗斯成员支持IRSN的结论,认为乌拉尔南部可能是此次泄露的源头,尽管一些人主张该区域过大不能确定准确的地点。Lachaume说,俄罗斯成员则认为泄露可能起源于“俄罗斯联邦东部区域”。他表示,俄罗斯核监管机构的代表Rostechnadzor在2017年11月巡视玛雅克设施后告诉该委员会,他在此前一个月时并未看到任何异常情况,但却并不能提供证据支持这一说法。

普林斯顿大学物理学家、核不扩散专家Frank von Hippel说,他并未发现“IRSN分析的任何错处”。他指出,考虑到废弃核燃料包含的两个同位素的比例大约是1比14,法国团队推测释放的钌-106的量在1克到4克之间,这与SOX所需要的30克铈-144相符合。Von Hippel说,尽管欧洲上空的放射性云没什么危害性,但玛雅克设施的事故意味着其附近的居民会吸入“严重损伤肺部的潜在剂量”。(晋楠编译)

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