Радиевый институт разрабатывает новый комплекс мониторинга благородных газов

Специалисты Радиевого института им. Хлопина много лет измеряют содержание радионуклидов благородных газов в атмосферном воздухе. Ксенон и криптон — ​индикаторы безопасности работы атомных объектов. Чуть что не так — ​сразу сообщат куда следует. 

Ядра радиоактивных изотопов ксенона и криптона — ​продукты реакции деления урана или плутония — ​образуются в результате работы атомных реакторов на АЭС, судах и подводных лодках, производства радиофармпрепаратов, переработки облученного топлива и, конечно, при ядерных взрывах. Вследствие инертной природы благородные газы имеют наивысшую миграционную способность: ничем не задерживаются и, попадая в атмосферу, разносятся на большие расстояния воздушными массами. 

Вскоре после того, как в 1990-е годы Генассамблея ООН приняла Договор о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний, была создана Международная система мониторинга (МСМ). Один из ее элементов — ​стационарный мониторинг 131-го, 133-го и 135-го изотопов ксенона. Эти радионуклиды не наносят никакого вреда природе и не опасны для человека. Однако, обнаружив внезапное повышение их концентрации в воздухе, ученые могут предположить, что произошел ядерный взрыв или на некоем атомном объекте случился инцидент. Если концентрацию радионуклидов и их активность в воздухе соотнести с метеорологическими данными, можно определить время выброса и ­источник. 

Мониторинг радионуклидов благородных газов в Радиевом институте начали вести еще до создания МСМ. «В 1986 году в Череповце мы получили пробы с необычайно высокой концентрацией нескольких изотопов ксенона. Это как раз был воздух, который пришел из Чернобыля, — ​рассказывает главный научный сотрудник отделения радиоэкологии и геохимии Радиевого института Юрий Дубасов. — ​Тогда, в начале мая 1986 года, об аварии умалчивали, однако мы поняли, что случился серьезный инцидент». 

Радиевый институт — ​один из создателей и операторов МСМ. В институте разработали линейку стационарных комплексов контроля типа ARIX и мобильных установок типа «Ринга-Ф» и «Ксенона». ARIX02 и ARIX04 размещены на станциях мониторинга в Аргентине, а также в России: в Дубне, Уссурийске и Петропавловске-Камчатском. За время эксплуатации было доказано, что чувствительность по основному радионуклиду ксенону-133 достигает 0,2 мБк/м³, что соответствует международным стандартам. 

Для улучшения эксплуатационных характеристик, повышения надежности и снижения стоимости Радиевый институт разрабатывает новый вариант комплекса ARIX — ​без криогенной машины и более чувствительный. Он позволит дополнительно получать информацию о переносе ксенона из соседних европейских и азиатских государств. Потребляемая мощность этого комплекса не превышает 6 кВт. Кроме того, его можно будет транспортировать в большом контейнере и проводить измерения без выгрузки. 

Несмотря на то что в Японии имеются две стационарные радионуклидные станции МСМ с установками собственного производства, страна заказала Радиевому институту изготовление мобильного комплекса мониторинга для своих АЭС. Катар недавно объявил конкурс на закупку мобильной установки по определению содержания в воздухе благородных газов. 

Специалисты Радиевого института знакомят со своими методами и технологиями зарубежных коллег. При финансовом участии Европейского союза были организованы длительные полевые учения в Кувейте, ­Индонезии, Бельгии. 

Пока существует атомная энергетика, радионуклиды благородных газов будут присутствовать в атмосфере, поэтому контроль необходим. Простой пример: содержание криптона-85 в атмосфере в начале 1990-х годов составляло 1,1 Бк/л. Казалось бы, после прекращения ядерных испытаний концентрация должна была снизиться. Однако, когда в 2006 году в рамках проекта Международного научно-технического центра в Радиевом институте возобновили измерение концентрации криптона-85 в атмосфере, оказалось, что за 15 лет она выросла в 1,5 раза. Ученые стали разбираться и поняли: это произошло из-за того, что в некоторых странах началась усиленная переработка облученных материалов и топлива. 

Сейчас концентрация радионуклидов криптона и ксенона в воздухе не нормируется, но для АЭС установлен предел их выброса в атмосферу. При этом нормируется общая активность радионуклидов благородных газов, имеющих разные периоды полураспада, без конкретизации по каждому радионуклиду. Разрабатываемый в Радиевом институте комплекс для измерения концентрации радионуклидов ксенона может поставляться в те страны, в которых «Росатом» строит станции. Мониторинг АЭС будет гарантией их безопасности и надежности.