Химики подсчитали, сколько нейтронов "утекло" из аварийных реакторов "Фукусимы-1"

15 августа 2011 года

Американские химики сделали первые количественные подсчеты потока нейтронов, который исходил от расплавленного ядерного топлива на аварийной японской АЭС "Фукусима-1", основываясь на данных о количестве радиоактивного изотопа серы в воздухе у берегов Калифорнии, говорится в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Мощное землетрясение 11 марта в Японии и последовавшее за ним цунами привели к остановке подачи электричества на АЭС "Фукусима-1" и остановке системы охлаждения реакторов, в результате чего расплавленное ядерное топливо в реакторах и в охладительных бассейнах пришлось охлаждать путем подачи морской воды.

Химики из университета Калифорнии в Сан-Диего под руководством Марка Тименса (Mark Thiemens) с высокой точностью измерили концентрацию радиоактивного изотопа серы-35 на другом берегу Тихого океана, в Ла-Холле (Калифорния).

Радиоактивная сера возникает, когда нейтроны, испускаемые ядерным топливом, взаимодействуют с атомами хлора в морской воде, которая использовалась для охлаждения реактора. Нейтроны выбивали протон из атома хлора, в результате чего появлялись атомы радиоактивного изотопа сера-35. Практически вся вода, которой охлаждали топливо, превращалась в пар. Сера-35 вступала в реакцию с ионами кислорода - возникали оксиды серы и сульфаты, которые переносились западным ветром через Тихий океан.

Группа Тименса проанализировала колебания концентрации серы-35 в воздухе на исследовательской станции Института океанографии Скриппса в Ла-Холле в период с 9 марта по 12 апреля 2011 года.

В среднем количество радиоактивной серы (в составе оксида SO4) в воздухе держалось на уровне от 180 до 475 атомов на кубический метр. Однако 28 марта эта концентрация резко выросла - до значения 1,5 тысячи атомов на кубометр, что стало абсолютным рекордом для этой точки за два года - за всю историю наблюдений. Концентрация другого типа оксида - SO2 - 28 марта также выросла от среднего значения в 30-40 молекул до 120.

Авторы статьи отмечают, что в 2008 году наблюдался похожий рост концентрации (до 950 атомов по SO4 и 430 - по SO2). Однако это событие было связано с вторжением воздуха из стратосферы, где радиоактивная сера возникает под действием солнечной радиации. Ученые подчеркивают, что даже в приполярных регионах, в частности, в Антарктике, количество атомов радиоактивного изотопа серы не превышало 900, что значительно меньше, чем измеренная в Калифорнии концентрация.

"Наши расчеты показывают, что концентрация оксида SO4 в приповерхностном слое воздуха в районе Фукусимы составляла приблизительно 20 тысяч атомов на кубический метр, что примерно в 365 раз выше естественных показателей. Эти измерения и модели показывают, что примерно 0,7% радиоактивных соединений серы достигли Калифорнии в результате трансокеанского переноса", - говорится в статье.

Все эти данные позволили ученым подсчитать мощность нейтронного излучения, которому подвергалась морская вода в реакторах "Фукусимы-1". На период до 20 марта количество "улетевших" нейтронов составило 400 миллиардов на квадратный метр.

Тименс отмечает, что ученые смогли использовать аварию на Фукусиме и выброс радиоактивных веществ как способ проследить за различным процессами в атмосфере и с высокой точностью определить, как ведут себя потоки воздуха над Тихим океаном.