الرئيسية الطاقة النووية النفايات النووية عالية الإشعاع

النفايات النووية عالية الإشعاع

النفايات النووية عالية الإشعاع
المفاعلات المعيارية

المفاعلات الصغيرة الحجم ، التي لطالما تم الترويج لها على أنها مستقبل الطاقة النووية ،ستولد في الواقع نفايات مشعة أكثر من محطات الطاقة النووية التقليدية ،وفقًا لبحث من ستانفورد وجامعة كولومبيا البريطانية.

تولد المفاعلات النووية إمدادات موثوقة من الكهرباء مع انبعاثات محدودة من غازات الاحتباس الحراري. لكن محطة الطاقة النووية التي تولد 1000 ميغاواط من الطاقة الكهربائية تنتج أيضًا نفايات مشعة يجب عزلها عن البيئة لمئات الآلاف من السنين. علاوة على ذلك ، يمكن أن تصل تكلفة بناء محطة كبيرة للطاقة النووية إلى عشرات المليارات من الدولارات.

يقوم الفنيون بتحميل تجربة في مفاعل الاختبار المتقدم في موقع مختبر أيداهو الوطني.

لمواجهة هذه التحديات ، تعمل الصناعة النووية على تطوير مفاعلات معيارية صغيرة تولد أقل من 300 ميغاواط من الطاقة الكهربائية ويمكن تجميعها في المصانع. يقول محللو الصناعة إن هذه التصميمات المعيارية المتقدمة ستكون أرخص وستنتج منتجات ثانوية مشعة أقل من المفاعلات التقليدية واسعة النطاق، لكن دراسة نُشرت في 31 مايو في Proceedings of the National Academy of Sciences توصلت إلى نتيجة معاكسة.

قال المؤلف الرئيسي للدراسة Lindsay Krall ، وهو ماك آرثر سابق زميل ما بعد الدكتوراه في مركز الأمن والتعاون الدولي بجامعة ستانفورد (CISAC) . “هذه النتائج تقف في تناقض حاد مع التكلفة ومزايا تقليل النفايات التي ادعى أنصار التقنيات النووية المتقدمة.”

الطاقة النووية العالمية

يعمل حوالي 440 مفاعلًا نوويًا على مستوى العالم ، مما يوفر ما يقارب 10 في المائة من كهرباء العالم. في الولايات المتحدة ، يولد 93 مفاعلا نوويا ما يقرب من خمس إمدادات الكهرباء في البلاد. على عكس محطات الطاقة التي تعمل بالفحم أو الغاز الطبيعي ، فإن المحطات النووية تصدر القليل من ثاني أكسيد الكربون ، وهو سبب رئيسي للاحترار العالمي.

يقول المناصرون إنه مع زيادة الطلب العالمي على الطاقة النظيفة ، ستكون هناك حاجة إلى المزيد من الطاقة النووية لتقليل آثار تغير المناخ. لكن الطاقة النووية ليست خالية من المخاطر.

في الولايات المتحدة وحدها ، أنتجت محطات الطاقة النووية التجارية أكثر من 88000 طن متري من الوقود النووي المستهلك ، بالإضافة إلى كميات كبيرة من النفايات المشعة المتوسطة والمنخفضة المستوى. يجب عزل النفايات الأكثر إشعاعًا ، وخاصة الوقود المستهلك ، في مستودعات جيولوجية عميقة التعدين لمئات الآلاف من السنين. في الوقت الحالي ، ليس لدى الولايات المتحدة برنامج لتطوير مستودع جيولوجي ، بعد إنفاق عقود ومليارات الدولارات على موقع جبل يوكا في نيفادا.

ونتيجة لذلك ، يتم تخزين الوقود النووي المستهلك حاليًا في برك أو في براميل جافة في مواقع المفاعلات ، ويتراكم بمعدل حوالي 2000 طن متري سنويًا.

مقاييس بسيطة

يرى بعض المحللين أن المفاعلات المعيارية الصغيرة ستقلل بشكل كبير من كتلة الوقود النووي المستهلك المولدة مقارنةً بالمفاعلات النووية التقليدية الأكبر حجمًا. لكن هذا الاستنتاج مفرط في التفاؤل ، بحسب كرال وزملائها. قال كرال ، وهو عالم الآن في الشركة السويدية لإدارة الوقود النووي والنفايات . “في الواقع ، هناك عدد قليل بشكل ملحوظ من الدراسات التي حللت إدارة والتخلص من مجاري النفايات النووية من مفاعلات معيارية صغيرة”.

تم اقتراح العشرات من تصاميم المفاعلات المعيارية الصغيرة. في هذه الدراسة ، حلل كرال تيارات النفايات النووية من ثلاثة أنواع من المفاعلات المعيارية الصغيرة التي طورتها توشيبا ونوسكيل والطاقة الأرضية.

تستخدم كل شركة تصميمًا مختلفًا. تم دعم النتائج من دراسات الحالة من خلال الحسابات النظرية ومسح التصميم الأوسع. مكن هذا النهج ثلاثي الشعب المؤلفين من استخلاص استنتاجات قوية.

قال المؤلف المشارك في الدراسة رودني إيوينج ، أستاذ فرانك ستانتون في الأمن النووي في ستانفورد والمدير المشارك لـ CISAC : “كان التحليل صعبًا ، لأنه لم يتم تشغيل أي من هذه المفاعلات بعد” . “كما أن تصميمات بعض المفاعلات هي ملكية خاصة ، مما يضيف عقبات إضافية إلى البحث.”

تسرب النيوترونات

يتم إنتاج الطاقة في مفاعل نووي عندما يقوم نيوترون بشق ذرة يورانيوم في قلب المفاعل ، مما يولد نيوترونات إضافية تستمر في تقسيم ذرات اليورانيوم الأخرى ، مما يؤدي إلى تفاعل متسلسل. لكن بعض النيوترونات تهرب من اللب – وهي مشكلة تسمى تسرب النيوترونات – وتضرب المواد الهيكلية المحيطة ، مثل الفولاذ والخرسانة.

تصبح هذه المواد مشعة عند “تنشيطها” بفعل النيوترونات المفقودة من القلب. وجدت الدراسة الجديدة أنه نظرًا لصغر حجمها ، فإن المفاعلات المعيارية الصغيرة سوف تتعرض لتسرب نيوتروني أكثر من المفاعلات التقليدية، يؤثر هذا التسرب المتزايد على كمية وتكوين مجاري النفايات.

قال إيوينج: “كلما زاد تسريب النيوترونات ، زادت كمية النشاط الإشعاعي الناتج عن عملية تنشيط النيوترونات”. “لقد وجدنا أن المفاعلات المعيارية الصغيرة ستولد ما لا يقل عن تسعة أضعاف الفولاذ المنشط بالنيوترونات مقارنة بمحطات الطاقة التقليدية.

يجب إدارة هذه المواد المشعة بعناية قبل التخلص منها ، الأمر الذي سيكون مكلفًا “.

ووجدت الدراسة أيضًا أن الوقود النووي المستهلك من مفاعلات معيارية صغيرة سيتم تفريغه بكميات أكبر لكل وحدة طاقة مستخرجة ويمكن أن يكون أكثر تعقيدًا بكثير من الوقود المستهلك الذي يتم تفريغه من محطات الطاقة الحالية.

قالت المؤلفة المشاركة أليسون ماكفارلين ، أستاذة ومديرة كلية السياسة العامة والشؤون العالمية في جامعة بريطانيا : “تتطلب بعض تصميمات المفاعلات المعيارية الصغيرة أنواعًا كيميائية غريبة من الوقود والمبردات التي يمكن أن تنتج نفايات يصعب إدارتها للتخلص منها. قد تتطلب أنواع الوقود والمبردات الغريبة معالجة كيميائية مكلفة قبل التخلص منها.

” قال ماكفارلين: “الرسالة الجاهزة للصناعة والمستثمرين هي أن النهاية الخلفية لدورة الوقود قد تتضمن تكاليف خفية يجب معالجتها”. “من مصلحة مصمم المفاعل والمنظم فهم الآثار المترتبة على نفايات هذه المفاعلات.”

السمية الإشعاعية

خلصت الدراسة إلى أن التصميمات المعيارية الصغيرة بشكل عام هي أدنى من المفاعلات التقليدية فيما يتعلق بتوليد النفايات المشعة ومتطلبات الإدارة وخيارات التخلص. تتمثل إحدى المشكلات في الإشعاع طويل المدى من الوقود النووي المستهلك.

قدر فريق البحث أنه بعد 10000 عام ، ستكون السمية الإشعاعية للبلوتونيوم في الوقود المستهلك الذي يتم تفريغه من وحدات الدراسة الثلاث أعلى بنسبة 50 في المائة على الأقل من البلوتونيوم في الوقود المستهلك التقليدي لكل وحدة طاقة مستخرجة.

قال المؤلفون إنه بسبب هذا المستوى العالي من السمية الإشعاعية ، يجب اختيار المستودعات الجيولوجية لنفايات المفاعلات الصغيرة بعناية من خلال عملية تحديد المواقع الشاملة.

قال إوينغ: “لا ينبغي أن نكون نحن الذين يقومون بهذا النوع من الدراسة”.

“يجب على البائعين ، أولئك الذين يقترحون ويتلقون دعمًا فيدراليًا لتطوير مفاعلات متقدمة ، أن يهتموا بالنفايات وإجراء البحوث التي يمكن مراجعتها في الأدبيات المفتوحة.” 1Stanford University-small modular reactors will exacerbate challenges of highly radioactive nuclear waste

مكافحة التلوث الاشعاعي

تتم مكافحة التلوث الاشعاعي بما يلي:

  • وضع تحذيرات في أماكن تواجد الإشعاعات.
  • مراقبة التلوث الإشعاعي باتخاذ إجراءات الوقاية والأمن.
  • تغطية أرضيات المباني بطبقة من مادة مقاومة للتفاعلات الكيميائية وللحرارة وأن تلصق لصقا جيدا لضمان عدم تسرب المواد المشعة تحتها.
  • التهوية اللازمة في أماكن العمل بالإشعاعات والمواد المشعة.
  • اتباع وتطبيق المواصفات المطلوبة بالنسبة للأسطح والجدران.
  • الكشف عن التلوث الإشعاعي بواسطة الأجهزة المخصصة لذلك.
  • تخزين المواد المشعة في أماكن آمنة مثل الدور الأرضي من المبنى مع تزويد المخزن عند مجاريه بأجهزة الكشف عن التلوث الإشعاعي مع ضرورة وضع المواد المشعة بالمخزن داخل حاويات ودروع مناسبة.
  • معالجة النفايات المشعة عن طريق مكونات السيليكون تيتانيوم والأكسجين التي تسحب السيزيوم المشع منها.2ويكيبيديا-التلوث الإشعاعي

فريق فلويد بيديا Floydpedia التصنيفات
الأديان الإبراهيمية
الإسلام والحياة
الحياة والمجتمع
التعليم
التاريخ
الجغرافيا
التغذية
الرياضة والبدن
الصحة والطبابة
العلوم والمعرفة
الأداب واللغات
التجارة والإقتصاد
التكنولوجيا والتقنيات
شخصيات وسير ذاتية
السياحة والسفر

 

المقال السابقالملل قد يحولك إلى إنسان أكثر إبداعاً
المقال التاليالآثار الجانبية للدواء