Arktyje – „anomaliai didelis“ radioaktyvių dalelių kiekis: kas nutiko?

Jungtinė mokslininkų komanda Arktyje aptiko žmogaus veiklos sukeltų dalelių, kurios dėl šiltų ir drėgnų orų greičiausiai atkeliavo iš Vidurio Europos. Specialistai iš Italijos, Lietuvos, Lenkijos, Prancūzijos ir Norvegijos ištyrė Svalbardo salyno sniego mėginius. Mokslininkai nustatė „anomaliai didelį“ radioaktyviosios anglies-14 (¹⁴C) aktyvumą, kuris tris kartus viršija normą, įprastai aptinkamą gamtoje. Todėl tyrimo autoriai daro išvadą, kad oro srovės pavojingas daleles atpūtė iš branduolinių atliekų perdirbimo gamyklos.

Paviršinio ir sezoninio sniego mėginiai buvo paimti 2019 m. gegužę, o mokslinis straipsnis (prie kurio prisidėjo trys lietuviai – Fizinių ir technologijos mokslų centro (FTMC) Branduolinių tyrimų skyriaus ekspertai dr. Žilvinas Ežerinskis, dr. Justina Šapolaitė ir dokt. Laurynas Bučinskas) bus publikuotas 2023 m. birželio 15-ąją, prestižiniame žurnale „Journal of Hazardous Materials“.

Vis aktualesnė tema

Pasak straipsnio autorių, pagrindinė aplinkosaugos problema, susijusi su branduoline energetika, yra žmogui ir aplinkai pavojingų radioaktyviųjų atliekų susidarymas. Ne visas šias atliekas pavyksta tinkamai izoliuoti nuo gamtos, tad siekiant apsisaugoti, būtina tobulinti žinias, apie tokių medžiagų sklaidos aplinkoje ypatumus. Tai ypatingai aktualu Arkties atveju, kadangi dėl vykstančios klimato kaitos didėja atmosferos atšilimo reiškinių dažnumas ir intensyvumas, o šiltėjančios žiemos sudaro palankesnes sąlygas radionuklidų tolimajam pernešimui.

„Radioekologiniu požiūriu, vienas iš svarbiausių radionuklidų biotoje yra radioanglis. Radioaktyviosios anglies matavimai suteikia unikalią galimybę atskirti šiuolaikinę anglį (biomasės deginimas, biogeninės emisijos), iškastinę anglį (anglis, dyzelinas, benzinas), o taip pat nustatyti antropogeninius radioanglies šaltinius, kilusius iš branduolinės energetikos. ¹⁴C išmetimai iš branduolinės energetikos pramonės objektų padidina radioaktyviosios anglies aktyvumą atmosferoje“, – pasakoja tyrimo dalyviai, FTMC Greitintuvo masių spektrometrijos laboratorijos mokslininkai dr. Ž. Ežerinskis ir J. Šapolaitė.

Pasak specialistų, pandemijos metu pagausėjo nuotolinių susitikimų su kolegomis iš užsienio. Vieną kartą lietuviai susisiekė su kolegomis iš Venecijos Ca’Foscari universiteto Aplinkos mokslų departamento ir pristatė idėją, kaip su FTMC esančia įranga (greitintuvo masių spektrometru) galima nustatyti radioanglies koncentraciją sniege:

„Jiems labai patiko ši idėja, ir netrukus mums pristatė šimtus filtrų, per kuriuos buvo filtruotas Svalbardo saloje surinktas ir ištirpintas sniegas. Mūsų darbas buvo tuos sniego filtrus tinkamai paruošti radioanglies analizei, nustatyti ¹⁴C koncentraciją bandiniuose, analizuoti gautus duomenis, parašyti bei koreguoti rankraščio dalį apie radioanglį.“

Radioaktyvių dalelių atsiradimas

Kaip rašoma straipsnyje, poveikis Arkties regionui iš pradžių buvo tiriamas stebint radionuklidų pernašą vandenynuose, ir tik pastaruoju metu pradėta plačiau nagrinėti pernaša atmosferoje. ¹⁴C yra labai reikšmingas visame pasaulyje pasklidęs ilgaamžis radionuklidas, kurį gamina ir išskiria branduolinės energetikos pramonė.

Iš veikiančių branduolinių reaktorių radioaktyvioji anglis paprastai patenka į aplinką iš aušalo, tačiau gali papildomai prasiskverbti, jeigu konstrukcijose pasitaiko įtrūkimų arba nesandarumų. Kita ¹⁴C dalis lieka reaktoriaus konstrukcinėse medžiagose ir radioaktyviosiose atliekose, kurios taip pat yra reikšmingi šaltiniai.

¹⁴C tiesiogiai nesusidaro branduolinio kuro perdirbimo gamyklose, bet į jas atkeliauja iš atominių elektrinių su panaudotu branduoliniu kuru. Ženklūs ¹⁴C kiekiai į atmosferą ir jūrą patenka perdirbant panaudotą branduolinį kurą jo tvarkymo metu.

Kaip lietuviai su kolegomis sužinojo, kad neįprastai aukšta ¹⁴C koncentracija Svalbarde susidarė būtent dėl žmogaus veiklos?

„Radioanglies koncentracija nustatoma pagal modernios anglies – pMC – procentus. Natūraliai atmosferoje radioanglies koncentracija yra apie 100 pMC. Kai kuriuose sniego filtruose išmatavome tris kartus didesnį ¹⁴C kiekį. Natūraliai taip neturėtų būti – tai reiškia, kad ta radioanglis iš kažkur turėjo atkeliauti.

Gerai žinomas ¹⁴C taršos pavyzdys yra Selafildo atominis kompleksas Jungtinėje Karalystėje. Apskaičiuota, kad ¹⁴C atmosferos išmetimai iš ten 1951–1999 m. buvo 259,2 TBq (terabekelerių), o 1994–2014 m. vidutinis metinis ¹⁴C išmetimas į Airijos jūrą buvo 7,9 TBq. Toks pavyzdys iliustruoja, kad ¹⁴C išmetimai pasklinda atmosferoje ir biosferoje bei gali nukeliauti labai toli“, – sako FTMC tyrėjai.

Europos lygmeniu nėra specialių taisyklių dėl leistinų ¹⁴C emisijų iš branduolinių įrenginių. Kiekviena šalis nusistato savo gaires, siekdama užtikrinti gyventojų radiacinę saugą.

Straipsnio autoriai rašo, kad moksliniai duomenys apie ¹⁴C išmetimą į atmosferą dažnai apsiriboja teritorijomis, esančiomis netoli branduolinio kuro perdirbimo gamyklų; tuo tarpu yra labai svarbūs ir tolimojo ¹⁴C pernešimo tyrimai, kurie atliekami retai.

Reta galimybė publikuotis tokio lygio žurnale

Pasak Ž. Ežerinsko ir J. Šapolaitės, tokie tyrimai aktualūs sprendžiant radiacinės saugos, radioaktyviųjų atliekų charakterizavimo, tvarkymo bei saugojimo technologinius uždavinius: „Tokios naujos mokslinės žinios leis sukurti saugias branduolinių įrenginių išmontavimo schemas ir radioaktyviųjų atliekų sutvarkymo technologijas. Tyrimai apie radionuklidų pasklidimą aplinkoje suteiks žinių apie išmetamų radionuklidų poveikio aplinkai ir žmogui mastus, akumuliacijos ir sklaidos vyksmus atmosferoje bei biosferos sanduose.“

„Journal of Hazardous Materials“ – tai prestižinis, aukšto lygio tarptautinis žurnalas, kurio cituojamumo rodiklis yra 14,2. Šiame žurnale sunku paskelbti straipsnį, jo priėmimo rodiklis – vos  14 proc.

Tai yra tarptautinis forumas, skatinantis pasaulinio lygio mokslinius tyrimus skelbdamas straipsnius aplinkos mokslų ir inžinerijos srityse. Šiame žurnale publikuojami moksliniai, apžvalginiai straipsniai bei įžvalgos ateičiai, kurios pagerina mūsų supratimą apie tam tikrų medžiagų keliamą pavojų bei rizikas visuomenės sveikatai ir aplinkai. Čia spausdinami straipsniai, kuriuose siūlomi būdai, kaip vertinti pavojingų medžiagų poveikį aplinkai ir sumažinti tokio poveikio riziką.

Simonas Bendžius, Fizinių ir technologijos mokslų centras (FTMC)