Сегодня - 14.12.2017

В реке Енисей обнаружено уникальное разнообразие радиоактивных частиц

19 сентября 2017

Коллектив ученых Федерального исследовательского центра «Красноярский научный центр СО РАН» (КНЦ СО РАН), Института геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН (Новосибирск) и Норвежского университета наук о жизни провел детальные исследования более 200 радиоактивных частиц, обнаруженных в речных долинах реки Енисей в период с 1995 по 2016 годы. В бассейне реки обнаружены как частицы, содержащие цезий, стронций, плутоний и америций и ассоциирующиеся с ядерным топливом, так и активационные частицы, содержащие кобальт и европий, связанные с возможной коррозией материалов в ядре реактора и на управляющих стержнях. Присутствие в бассейне реки радиоактивных частиц различного происхождения делает Енисей уникальным объектом для экологических исследований. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports

Изображения, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа, частиц, содержащих уран (А), кобальт (Б) и европий (В). В левом нижнем углу результаты рентгеновского микроанализа состава топливной частицы А, показывающие наличие урана. Изображение: ScientIfIc Reports, 2017, 7: 11132

Открытие процесса деления урана и последующее развитие военной и мирной атомной промышленности привели к появлению в окружающей среде маркеров современной цивилизации — продуктов распада техногенных ядерных реакций. Радиоактивные техногенные изотопы, попадая в окружающую среду, могут представлять опасность для живых существ. Поэтому исследование путей распространения и захоронения таких объектов в природных экосистемах является актуальной научной задачей.

В одной из крупнейших рек мира — реке Енисей — за последние двадцать лет активных исследований были обнаружены многочисленные техногенные радиоактивные частицы различного происхождения. Ранее, доступными для анализа методами гамма- и альфа спектрометрии были исследованы изотопный состав и активность этих частиц. В последнем исследовании коллектив российских и норвежских ученых выполнил детальный анализ методами сканирующей электронной микроскопии, рентгеновского микроанализа и спектрометрии более 200 обнаруженных в ходе многолетних экспедиций частиц, что позволило датировать частицы и сделать предположения об источниках их происхождения.

«Ранее, на основании результатов гамма спектрометрических измерений мы предполагали, что в реке есть частицы двух возрастов. Более точные измерения, выполненные в сотрудничестве с коллегами из Норвегии, позволили выделить три временных интервала «рождения» частиц. На основании анализа соотношения изотопов цезия мы определили, что наиболее вероятные периоды образования частиц это 1964-1969, 1972-1975 и 1983-1985 годы», — рассказывает о результатах исследования доктор биологических наук, заведующий лабораторией радиоэкологии Института биофизики КНЦ СО РАН Александр Болсуновский.

Современные высокоточные методы исследований по соотношению и составу радиоактивных изотопов позволяют оценить приблизительное время образования радиоактивного материала и предположительный источник их происхождения. Например, кобальт приобретает радиоактивность после интенсивного облучения. Кобальт может присутствовать в небольших количествах в нержавеющей стали, используемой для создания ядерных реакторов. В случае коррозии материала и попадания частиц с активированным кобальтом в водяной контур охлаждения реактора, радиоактивные частицы могут вымываться в окружающую среду.

Радиоактивные частицы, содержащие изотопы америция, стронция, цезия и урана, относятся к частицам, связанным с ядерным топливом. Изотопы этих элементов имеют разные времена полураспада (снижения активности). Соотношение количества короткоживущих и долгоживущих изотопов позволяет с высокой точностью определить время образования частиц.

Впервые в реке Енисей были обнаружены частицы, содержащие радиоактивный европий. Природные нерадиоактивные изотопы европия используются для контроля работы ядерных реакторов в управляющих или компенсационных стержнях. В ходе облучения происходит образование радиоактивных изотопов европия с относительно небольшим временем полураспада — около 13 лет.

Попадая в окружающую среду, в частности в водную экосистему, радиоактивные частицы могут оседать в донных отложениях, их могут переносить течения, они могут представлять точечную опасность для биологических объектов.

«Наличие частиц из различных источников (ядерное топливо, кобальт, европий) делает Енисей уникальным местом для экологических исследований. Частицы представляют собой точечные источники радиоактивного облучения. В случае попадания в пищеварительный тракт или дыхательные органы, или просто прилипания к поверхности, они могут представлять определенную опасность для обитателей водной экосистемы. Нас в первую очередь интересуют долгосрочные последствия присутствия таких частиц в Енисее. Взаимодействуют ли они с растениями и животными, возможен ли перенос радиоактивных частиц по трофической цепочке от растений, например, к рыбам?» — поясняет актуальность исследований Александр Болсуновский.

Исследования радиоактивных частиц Енисея проводились учеными Института биофизики ФИЦ КНЦ СО РАН в рамках финансового контракта с Международным агентством по атомной энергии (МАГАТЭ, Вена, Австрия). МАГАТЭ как структура Организации объединённых наций с 2013 по 2017 год финансировала Международный проект по исследованию поведения радиоактивных частиц в окружающей среде и их потенциальной биологической опасности. Участниками этого проекта, наряду с учеными из России, были ученые Украины, Беларуси, Казахстана, США, Австралии, Норвегии, Германии, Испании, Швеции, Австрии и Португалии.

Группа научных коммуникаций ФИЦ КНЦ СО РАН

Поделись с друзьями: 
 

comments powered by HyperComments

Система Orphus