Table of Contents
هندسة بيئة بحرية أكثر أمنا: إنعاش فوكوشيما
وكانت كارثة فوكوشيما دايشي النووية في آذار/مارس 2011 حدثا كارثيا أطلق كميات كبيرة من المواد المشعة في المحيط الهادئ، ومنذ سنوات عديدة بذل جهد واسع النطاق متعدد التخصصات يشمل الهندسة النووية، والبيولوجيا البحرية، وعلم المحيطات، والكيمياء البيئية، عمل على احتواء التلوث ومعالجته ورصده، وقد كانت هذه التدخلات الهندسية مفيدة في التعافي المستمر من جمهور النظام الإيكولوجي البحري.
Understanding the Contamination: Source Terms and Environmental Fate
أما المخاطر التي تتعرض لها الوحدات 1 و2 و3 فقد نتجت عن انقطاع محطة تسونامي الذي أطاح بمستودعات مياه النبات، حيث أن نصف العمر الطبيعي المبرد في حالة الطوارئ يُنبأ مباشرة في البحر، بينما تُودع في الغلاف الجوي نويدات على مساحة واسعة، ويقدر أن 80 في المائة من إطلاقات الهواء المولدة في نهاية المطاف تستقر في المحيط.
وكانت الإطلاقات المباشرة من المصنع ذروتها في نيسان/أبريل 2011، حيث بلغت تقديرات سداسي من 3 إلى 6 بيكو من السيزيوم-137 التي تدخل المحيط، وإن كانت كبيرة، تمثل جزءا من مجموع السيزيوم-137 من اختبار الأسلحة في الغلاف الجوي، وتسارعت تيار المحيطات في تضاؤل الأعمدة، ولكن الرواسب الساحلية الملوَّثة قرب نقطة التصريف استوعبت السيزيوم في الجسيمات المميتة، مما أدى إلى استمرار في إزالة البقع.
Containment Infrastructure: stopping the Flow at the Source
الحاجز المادي: حائط الجليد وستارات قاع البحار
ومن أكثر المشاريع الهندسية طموحا في فوكوشيما بناء جدار متجمد للتربة أو جدار جليدي حول مباني المفاعل الأربعة، حيث إن هذا الهيكل، الذي يتألف من 500 1 من الأنابيب العمودية التي يتم من خلالها توزيع مبردات من طراز كربون 30، يجمد المياه الجوفية الموجودة، ويخلق حاجزا غير قابل للتلف يحول دون تدفق المياه الجوفية النظيفة إلى قاعات المفاعلات، في حين أن الجدار الجليدي قد واجه انتقادا لا يستهان به لاسته المستمر من أجل استهلاكه من الطاقة (عام 2020).
وإلى جانب الجدار الجليدي، تم تشغيل جدار غير قابل للتداول في البحر، مصنوع من أكوام من الأنابيب الصلبة في قاع البحار لحجب تدفق المياه الجوفية الملوثة مباشرة إلى الميناء، ومن الحواجز المادية الإضافية التي تشمل الستائر المشحونة التي تقطع من العوامات - والتي تُستبدل بصورة دورية بمركبات الرسوبيات المصنوعة من الخرسانة وتمنعها من إطلاقها.
مقصورات قاع البحار وعزله
وفي منطقة الميناء، حيث توجد أعلى تركيزات من الأسمدة-137 في الرواسب، طبق المهندسون تقنية تسمى ] التعبئة ، وهي تغطي مناطق كبيرة من قاع البحر الملوثة بطبقة من مواد منخفضة القدرة على إحداث الاحترار، مثل الحجر المحطم أو الخرسانة المدرعة، وذلك لعزل المواد المشعة الملوَّثة في جميع أنحاء العالم ومنع حدوثها.
ويشمل برنامج التخزين أيضاً وضع محاصيل الزيوليت ] على رقائق الرواسب المستهدفة، وزينوليت هي معادن مجهرية ذاتية تُعنى بالأيونات الصخرية الملوَّثة بصورة انتقائية، وهذه الموازين تعمل كإسفنجة كيميائية، وسياسيوم ملزم، بخلاف ذلك، تنتشر في عمود المياه.
معالجة المياه: النظام المتقدم لتجهيز السائل
أما جوهر استراتيجية إدارة المياه في تي بيكو فهو ] Advanced Liquid Processing System (ALPS)، ويرمي هذا المفاعل متعدد المراحل لمعالجة المواد الكيميائية إلى إزالة 62 كليدي من المياه الملوثة المخزنة في صهاريج في الموقع، ومن خلال سلسلة من ممرات التهطال وخطابات الامتزاز في شكل مواد كيميائية مثل الكلور التركيبية.
وحتى أوائل عام 2024، عالجت الوكالة ما يزيد على 1.3 مليون متر مكعب من المياه، وأكدت الوكالة الدولية للطاقة الذرية أن المياه المعالجة تستوفي معايير السلامة لجميع النويدات المشعة باستثناء ثلاثي، وتوفر الوكالة الدولية للطاقة الذرية استعراضا شاملا للمياه المعالجة بمبيدات الآفات (البوليتات المتعددة الكلورة فلورية: 1) بيانات مفصلة عن مدى موثوقية عمليات الإزالة، وبروتوكولات الرصد.
تحدي تريتيوم وتحكم في التخلص
ونظراً لأن [الثلاثي] لا يزال في المياه المعالجة بمبيدات الآفات، قررت حكومة اليابان في عام 2021 تنفيذ عملية إطلاق تدريجي في المحيط الهادئ، ابتداء من آب/أغسطس 2023، ويجرى التصريف من خلال نفق تحت الماء طوله 1 كيلومتراً، يخلط بين المياه المعالجة بأحجام كبيرة من مياه البحر، ويخفف تركيزات ثلاثية إلى ما دون المستوى الذي حددته منظمة الصحة العالمية من أجل الحصول على مياه الشرب (تسرّب تبلغ مساحته 000 10).
وقد جاءت معارضة تصريف النفايات من تعاونيات الصيد المحلية والبلدان المجاورة، غير أن توافق الآراء العلمي الذي أقرته الوكالة الدولية للطاقة الذرية والجمعية اليابانية للحماية الإشعاعية والعديد من الخبراء الدوليين، هو أن الإفراج المقرر هو أمر آمن ومسؤول بيئياً، ويجري الإفراج تدريجياً عن المياه على مدى 30 عاماً، مما يسمح باستمرار الرصد والإدارة التكييفية، كما أن التخزين البديل الذي يتابع إلى أجل غير مسمى يستهلك الأراضي اللازمة لإلغاء تشغيل الصهاريج وزيادة خطر التسرب من دبابات.
المعالجة البيولوجية: منظف الطبيعة
وفيما عدا الهندسة الفيزيائية والكيميائية، استطلع العلماء النُهج البيولوجية لتخريب النويدات المشعة في الموقع، ويستخدم الإصلاح البيولوجي الكائنات المجهرية أو النباتات لتحلل أو عزل أو تحويل الملوثات، وقد تم في فوكوشيما استحداث عدة طرق واعدة.
البكتيريا البحرية وتعبئة الذخيرة
وقد حققت البكتيريا من الجين () شيوانيلا و] Geobacter) في مجال الطاقة الكهربائية، القدرة على خفض الفلزات القابلة للذوبان والنويدات المشعة إلى أشكال من الزائف تحت ظروف هوائية.
ألف - مرشحات بيولوجية وأجهزة معالجة الفيوتو
وتظل أنواع معينة من الماشية البحرية، ولا سيما الطحالب البنية مثل ]الخامسة[ Ectocarpus siliculosus، وبعض الطحالب الحمراء، ذات كفاءة طبيعية للسيزيوم، وهي تستوعب أفران الإسحاق من خلال مواقع تبادل النسيج في جدران خلاياها، وقد نشر الباحثون ماكات طافية في مناطق تصريف متحكم فيها.
الأراضي الرطبة وعلامات المد
وهناك حل مبتكر قائم على الطبيعة يتضمن بناء الأراضي الرطبة ذات الطبيعة الاصطناعية ] حول الهوامش الساحلية لموقع النباتات، وتجمع هذه النظم الإيكولوجية المصممة بين طبقات من المقابر والرمل والمواد العضوية التي تحتوي على أنواع نباتية مثل قطع الأشجار والنحاسات التي يمكن أن تنقل النويدات المشعة من التربة إلى مواقع التصوير.
الرصد المتقدم: العينين والآبار في المحيط
ولا يمكن أن ينجح أي جهد للتعافي بدون رصد قوي وشفاف، إذ إن شبكة الرصد البحري في اليابان بعد فوكوشيما هي واحدة من أكثر الشبكات شمولا في العالم، وقد قامت هيئة التنظيم النووي بالتعاون مع حكومات المقاطعات والوكالة اليابانية للطاقة الذرية بإجراء دراسات استقصائية فصلية عن المياه البحرية والرواسب والحيوانات من أكثر من 200 محطة في نطاق 300 كيلومتر من قاعدة بيانات الكشف عن المياه البحرية - 137 بالقرب من الميناء 2011().
المركبات ذاتية تحت الماء ورصد السواتل
وستؤدي هذه المركبات ذات التسلسل الحرفي الذاتي المجهزة بأجهزة الكشف عن أشعة غاما إلى القيام بصورة منهجية برسم خرائط للنشاط الإشعاعي في قاع البحار، وتحديد البقع الساخنة بدقة.
إعادة بناء مصائد الأسماك: من الاختبار إلى الثقة
ولا يمكن فصل استعادة النظام الإيكولوجي البحري في فوكوشيما عن إحياء مصائد الأسماك الساحلية التي أوقفت تماما بعد الحادث، ولا يسمح الاختبار الشامل باستخدام أجهزة الكشف عن الكائنات الحية العالية النقاء إلا بفرز كل سمك مشتعل، ومنذ عام 2015، يؤكد عدد العينات التي تتجاوز الحد الصارم لليابان البالغ 100 كيلو غرام/كغ للسيسويوم تقريبا.
التحديات الرئيسية: إصلاح الرواسب وإرث أعماق البحار
وعلى الرغم من التقدم المحرز، فإن الإسيوم - 137 المتجه إلى الرواسب الساحلية يظل شاغلاً طويل الأجل، إذ أن الاستيعاب في الجسيمات الطينية يُخلّص من النويدات المشعة، ولكنه يُنشئ مستودعاً بطيئاً، فالتنبؤات التقليدية غير عملية بسبب مخاطر التثبيت والانتعاش.
ألف - الدروس العالمية والتأهب في المستقبل
وقد أعاد فوكوشيما تشكيل الأمان النووي في جميع أنحاء العالم، وأصبحت نظم التبريد الضار، والجداول البحرية المكدسة، ووحدات المعالجة السريعة لمياه الانتشار معيارية، وقد أضفت خطة عمل الوكالة الدولية للطاقة الذرية بشأن الأمان النووي طابعا رسميا على العديد من الدروس، كما أن تطوير فريق الرصد والتقييم التابع للشبكة الدولية للطاقة الذرية، الذي لا يزال مفهوما قابلا للانفصال في غضون أيام من وقوع أي حادث نووي ساحلي.
وتقوم الشبكات الدولية، مثل ] لجنة الأمم المتحدة العلمية المعنية بآثار الإشعاع الذري ]، بانتظام، بتحديث تقييماتها للأثر البيئي، ويستخدم إطار الرصد الشامل الذي أنشئ في اليابان الآن معيارا ذهبيا للمراقبة الإشعاعية البحرية بعد وقوع الحوادث في جميع أنحاء العالم.
خاتمة
إن استعادة النظام الإيكولوجي البحري في فوكوشيما يمثل تطبيقا هائلا للهندسة والعلوم، ففي حين أن الجدران الجليدية وستارات الحرير إلى معالجة المياه في المنطقة، من الطيارين على المعالجة البيولوجية إلى الرصد بواسطة السواتل، فإن الدرع التكنولوجي المتعدد المستويات قد احتوى على التلوث وسمح باستعادة مصائد الأسماك بحذر، بينما يظل التصريف المراقب للمياه المعالجة، الذي يجري تحت قيود السلامة الصارمة، مما يدل على وجود نهج قائم على حماية حقن مستمد من المخاطر.