دانستنی های هسته ایی کجای زندگی شما قرار دارد؟ | نحوه ذخیره سازی زباله های هسته ایی

پایگاه خبری تحلیلی پیشنهاد ویژه :

ضمیمه دانش امروز روزنامه اطلاعات نوشت: انرژی هسته‌ای این پتانسیل را دارد که جایگزین پاک‌تری برای سوخت‌های فسیلی باشد. بااین‌حال، دو چالش اصلی مانع از پذیرش گسترده آن شده‌است. مورد نخست جلوگیری از نشت آن به محیط و مورد دوم دفع ایمن حجم زیادی از زباله‌ها است .

ذخیره‌سازی زباله‌های هسته‌ای تابع مقررات سختگیرانه و استانداردهای ایمنی برای تضمین حفاظت از سلامت انسان و محیط‌زیست است.

انتخاب مخزن ذخیره به عوامل مختلفی مانند نوع و سطح رادیواکتیویته و در نظر گرفتن ایمنی و امنیت طولانی‌مدت بستگی دارد. برای مثال، زباله‌های هسته‌ای سطح بالا (HLW)، پرتوزاترین و خطرناک‌ترین شکل زباله‌های هسته‌ای هستند. زباله‌های هسته‌ای سطح بالا معمولاً در ظروف مخصوص ساخته شده از محفظه فلزی یا کاسه‌های بتنی ذخیره می‌شود.

زباله‌های سطح متوسط ((ILW شامل مواد رادیواکتیو از منابع مختلف، ازجمله اجزای رآکتور، تجهیزات آلوده و برخی زباله‌های پزشکی و صنعتی هستند. این زباله‌های هسته‌ای به روشی مشابه زباله‌های هسته‌ای سطح بالا، اغلب در ظروف بتن یا محفظه فلزی ذخیره می‌شوند. زباله‌های سطح پایین (LLW) شامل مواد کمتر رادیواکتیو مانند لباس‌های حفاظتی آلوده، ابزار و تجهیزات تأسیسات هسته‌ای و همچنین مواد تأسیسات پزشکی و آزمایشگاه‌های تحقیقاتی هستند. این زباله‌ها معمولاً در مکان‌های دفن کم‌عمق ذخیره می‌شوند.

چندین کشور در حال حاضر در حال بررسی یا ساخت مخازن زمین‌شناسی عمیق به‌عنوان راه حلی دائمی برای دفع زباله‌های هسته‌ای سطح بالا هستند. این روش شامل دفن زباله در اعماق زمین در سازندهای زمین‌شناسی پایدار برای جدا نگه‌داشتن آن از محیط است. اما یافته‌های جدید دانشگاه ساسکاچوان می‌تواند کمک کند.

مهرناز میخچیان، دانشجوی دکترای دانشگاه ساسکاچوان با همکاری گروهی از پژوهشگران این دانشگاه به این نتیجه رسیده‌اند که یک ترکیب ابتکاری شیشه و سرامیک می‌تواند نویدبخش ذخیره‌سازی ایمن و طولانی‌مدت زباله‌های هسته‌ای باشد. این ترکیب جدید مقاوم در برابر خوردگی می‌تواند به ساخت مخازن ذخیره‌سازی بزرگ‌تری نسبت به مخازن استاندارد صنعتی موجود کمک کند. اگر نتایج مطالعه آن‌ها معتبر باشد، این می‌تواند انقلابی برای صنعت هسته‌ای به‌ویژه در مورد چگونگی دفع ایمن زباله‌های هسته‌ای غیرقابل استفاده مجدد باشد.

در مطالعه‌‌ای جدید، تیم ساسکاچوان پیشرفت چشمگیری در زمینه مقاومت در برابر خوردگی و ظرفیت مواد ترکیبی داشته‌‌اند. پیش از این مشخص نبود که در طول زمان به دلیل خوردگی چه اتفاقی می‌افتد.

مهم است اطمینان حاصل شود که مواد زائد وارد محیط‌ زیست نمی‌شوند. برای این منظور، تیم تحقیقاتی مطالعه خود را برای تعیین میزان خوردگی مواد پس از قرار گرفتن در معرض آب به مدت یک سال انجام دادند. آن‌ها گزارش دادند که مواد عملکرد خوبی داشته است.این گروه کشف کردند که ماده ترکیبی که از رایج‌ترین نوع شیشه است در برابر خوردگی مقاومت می‌کند.

دو موضوع اصلی مربوط به دفع زباله‌های هسته‌ای وجود دارد. نگرانی‌ های زیست‌محیطی و حجم زیاد زباله‌های تولید شده. شیشه در حال حاضر در سراسر جهان برای ذخیره‌سازی زباله‌های هسته‌ای استفاده می‌شود اما ظرفیت بارگیری آن محدود است؛ به این معنی که هر ظرف فقط می‌تواند درصد کمی از زباله را در خود جای دهد.

در مقابل، این ماده جدید می‌تواند حاوی زباله‌های بیشتری باشد که آن را به یک راه‌حل امیدوارکننده برای ذخیره‌سازی زباله‌های هسته‌ای تبدیل می‌کند.این یافته‌ها درها را برای پیشبرد پذیرش انرژی هسته‌ای و انواع راکتورهای جدید باز می‌کند.

در نیروگاه‌های هسته‌ای ضایعاتی تولید می‌شود که به دلیل حساسیت مضاعف زباله‌های رادیواکتیو، مدیریت پسماندهای هسته‌ای باید تحت قوانین و محدودیت‌های خاصی انجام شود.

به گزارش ایسنا، انرژی هسته‌ای با وجود آن که در حل بحران انرژی تاثیرگذار است اما مشکلات جدیدی را پیش روی بشر قرار داده است. اکنون پس از گذشتن نیم قرن از آغاز استفاده از انرژی هسته‌ای، ذخیره‌سازی نامناسب زباله‌ها هم‌چنان ادامه دارد و هنوز راه‌حل جدیدی برای رفع این معضل ارائه نشده است. این موضوع همواره مورد توجه دانشمندان و دولت‌مردان بوده است.

در هر هشت مگاوات انرژی برق تولید شده در نیروگاه هسته‌ای ۳۰ گرم زباله رادیواکتیو تولید می‌شود، البته برای تولید همین مقدار برق با استفاده از زغال سنگ با کیفیت، هشت هزار کیلوگرم دی اکسید کربن تولید می‌شود. بنابراین حجم  زباله‌های رادیواکتیو بسیار کم‌تر است اما به مراتب خطرناک‌تر هستند و مراقبت از آن‌ها ضرورتی‌تر و دشوارتر.

زباله‌های رادیواکتیو را بر اساس مقدار و نوع ماده رادیواکتیو می‌توان به ۳ گروه تقسیم کرد:

الف – سطح پایین: لباس حفاظتی، لوازم، تجهیزات و فیلترهایی که حاوی مواد رادیواکتیو با عمر کوتاه هستند.

این موارد نیازی به پوشش محافظتی ندارند و معمولا فشرده شده و سپس در چاله‌های کم عمق دفن شده  و یا آتش زده می‌شوند.

ب- سطح متوسط : پسمانده‌های شیمیایی، پوشش میله سوخت و مواد نیروگاه‌های برق هسته‌ای جزو زباله‌های سطح متوسط طبقه‌بندی می‌شوند. این دسته نیز عموما عمر کوتاهی داشته، ولی نیاز به پوشش محافظ دارند، این زباله‌ها را می‌تواند درون بتون قرار داد و در مخزن زباله‌ها گذاشت.

ج- سطح بالا: همان سوخت مصرف شده راکتورها است و نیاز به پوشش محافظی و سردسازی دارند.

انبار کردن موقتی

سوخت مصرف شده که از راکتور خارج می‌شود، ‌بسیار داغ و پرتوزا است و سطح تشعشع بالایی دارد. از این رو هم باید آن را سرد کرد و هم از تابیدن پرتوهای رادیواکتیو به آن محیط جلوگیری کرد. در کنار هر راکتور، استخرهایی برای انبارکردن سوخت مصرف شده وجود دارد. این استخرها، مخزن‌های بتونی مجهز به لایه‌های فولادی ضد زنگ هستند که ۸ متر عمق دارند و پر از آب هستند.

آب هم میله‌های سوخت مصرف شده را خنک می‌کند و هم به عنوان پوشش حفاظتی در برابر تابش رادیواکتیو عمل می‌کند، به مرور زمان شدت گرما و تابش رادیواکتیو کاهش می‌یابد، به طوری که پس از ۴۰ سال به یک هزارم مقدار اولیه (زمانی که از راکتور خارج شده بود) می‌رسد.

باز فرآوری و انبار کردن نهایی

۳ درصد سوخت مصرف شده در یک راکتور آب سبک، ضایعات بسیار خطرناک رادیواکتیو هستند.

این مواد را می‌توان با روش‌های شیمیایی از یکدیگر جدا کرد و اگر شرایط اقتصادی و قوانین حقوقی اجازه دهد می‌توان سوخت مصرف شده را برای تولید سوخت هسته‌ای جدید بازیافت کرد.

کارخانه‌هایی در فرانسه و انگلستان وجود دارند که مرحله باز فرآوری سوخت نیروگاه‌های کشورهای اروپایی و ژاپن را انجام می‌دهند البته این کار در ایالات متحده ممنوع است.

رایج‌ترین شیوه باز فرآوری، purex نام دارد که مخفف عبارت جداسازی اورانیوم و پلوتونیوم است، ‌در این روش ابتدا میله‌های سوختی را از یکدیگر جدا کرده و در اسید نیتریک حل می‌کنند. سپس با استفاده از مخلوطی از فسفات‌ ترین بوتیل و یک حلال هیدروکربن، اورانیوم و پلوتونیوم مصرف نشده را جدا می‌کنند و به عنوان سوخت جدید به مراحل تهیه سوخت می‌فرستند. ضایعات هسته‌ای سطح بالا را پس از جداسازی، حرارت می‌دهند تا به پودر تبدیل شوند. سپس پودر را درون شیشه‌ای خاص قرار داده و حرارت می‌دهند. این فرآیند شیشه‌سازی نام دارد.

شیشه مایع برای ذخیره سازی درون محفظه‌هایی از جنس فولاد ضد زنگ قرار می‌گیرد. این محفظه‌ها را در منطقه‌ای پایدار از نظر زمین‌شناسی انبار می‌کنند. پس از هزار سال، شدت تابش رادیواکتیو ضایعات هسته‌ای به مقدار طبیعی کاهش پیدا می‌کند، این نقطه تا امروز، انتهای چرخه سوخت هسته‌ای است.

خطر عمده زباله‌های هسته‌ای آن است که نیمه‌عمر برخی عناصر، زمان فعال زباله‌های رادیواکتیو را به هزاران سال می‌رسانند. واپاشی رادیواکتیویته باید زمان خود را طی کند حتی اگر هزاران سال طول بکشد.

بنابر آمار وزارت انرژی آمریکا از سال ۱۹۴۶ تا ۱۹۸۳ حدود ۷۱ میلیون پوند زباله رادیواکتیو در این کشور تولید شده است.

یکی از فریضه‌هایی که برای حل این معضل مطرح می‌شود دفع زباله‌های اتمی در فضا است به طوری که مواد پرتوزا درون یک راکت قرار بگیرد و به فضا فرستاده شود.

این در حالی است که این روش بسیار پرهزینه و خطرناک است چرا که اگر راکت به هنگام برخاستن از زمین منفجر شود فاجعه بزرگی رخ خواهد داد.

هم اکنون بهترین روشی که برای دفع زباله های رادیواکتیو توسط دانشمندان آمریکا بریتانیا و فرانسه مطرح شده است دفع این زباله ها در مخزن سنگی است./اطلاعات