Table of Contents
رسم خرائط لسلسلة تحدي النفايات
وكان التخزين المؤقت في فوكوشيما ليس مشكلة واحدة، بل مجموعة من فئات المواد المتميزة، حيث كان من المتوقع أن يتجاوز بعضها حصارا واحدا في الساعة في نطاق قريب، ويقع في قلب الوحدات الثلاث المتضررة، حيث أن المياه المتراكمة المحتوية على كميات كبيرة من النفايات المزروعة، قد أصبحت ملوثة من خلال الاتصال المباشر بالوقود المدمر وسفن الاحتواء المخترقة.
وقد أنشأت هذه البروتوكولات المتجانسة سلسلة من المناقصات الفرعية الهندسية، فعلى سبيل المثال، كان من الممكن أن يؤدي نظام التجهيز السائل المتوافق مع نظام السائل المزود بأجهزة دروع مجهزة في المستقبل إلى إزالة 62 نويدة مشعية ولكن يخلف ثلاثية لا يمكن فصلها بسهولة.
الاحتياجات الهندسية التي اقترنت بها البيئة
وبالإضافة إلى ذلك، كان يتعين على أي نظام للتخزين في فوكوشيما أن يعمل في إطار مجموعة من القيود الوحشية، حيث أن سرعة التهجير السيزمي التي تصل إلى 1 غرام في سلة الأساس مكلفة بمعايير ما بعد عام 2011، وتحمل الحاويات وهياكل الدعم التي تستخدمها، يجب أن تصمد أمام سرعة التصعيد في استخدام المواد ذات الصلة بالتصميمات الأرضية، مع أن القدرة على التكيف مع هذه المواد أقل حدة بالنسبة لمناطق وضع النفايات في المناطق، مما يؤثر على تصريف الأحواض، ويضمن في تصميمات الطقس القصوى في مجال المياه.
ومن أجل وضع هذه المتطلبات في الاعتبار، تم تنقيح الأساس التصميمي لمنطقة التخزين المؤقتة من 600 غا (نحو 0.6 غم) قبل وقوع الحادث إلى أكثر من 900 غاة بعد الزلزال الذي ضرب توهوكو في عام 2011، مما يعني أن جميع مفاهيم التخزين القائمة قد أبطلت بالفعل.
تصميم الحاويات العالية النزاهة
إن الصورة التي تلتقطها مقصورة تخزين مؤقتة في فوكوشيما هي في كثير من الأحيان مصممة على نطاق واسع من قفص لاصق، ولكن المولدات الصناعية التي تُستخدم تحت السطح هي حل وسط متعدد المستويات بين الدروع والاحتواء والتكلفة، أما بالنسبة لنفايات البولي إنجابية فتعتمد المصممة في كثير من الأحيان مادة فلسفة غير قابلة للزراعة مستمدة من تكنولوجيا تخزين الكاشفيات الجافة.
وكان اختيار المواد الحيوية يتعلق بأجهزة فولاذية محملة بالزئبق، وذلك من خلال استخدام مدخلات ذات قدرة عالية على التحكم في حرجية حرجة، حيث يشتبه في أن حطام الوقود يحتوي على مواد انشطارية متبقية، حيث كان وزنها يتراوح بين 1.5 و2 في المائة من الفولاذ، مما أدى إلى إزالة الحاجة إلى لوحات ممتصة ملوثة محمولة من النيترون، مما أدى إلى الحد من سميكات محمية دون المساس بالسلامة.
For wet wastes, the containment paradigm shifted to flexible, corrosion-resistant polymers. High-molecular- weight polyethylene liners, sometimes reinforced with aramid fibre mesh, were blow-moulded into 200 — Colere-500 litre drums. These liners demonstrated permeation rates for tritiated water vapour below the detection of 10
النظم النموذجية للنشر السريع وإعادة التداول
وقد تحولت سرعة النسيج إلى مخازن مؤقتة، حيث كان يتعين أن تظهر في غضون أشهر من حدوث تحول في صناعة ما إلى تركيبة جاهزة وموحدة، وبدلا من أن تصب مؤسسات محددة وتنشئ أُطرا فولاذية في الموقع، قام المتعاقدون بتصنيع خلايا تخزين ملوثة بالنفس في ظروف مصنعية خاضعة للمراقبة ونقلهم إلى فوكوشيما بواسطة الحشوة والطرق.
وقد حقق هذا النهج شبه الشبيه ثلاث مزايا تشغيلية، أولاً، رتبت جدول أعمال البناء من النوافذ الجوية؛ أما الوحدات التي تم بناؤها في مدار السنة وخزنها؛ وثانياً، فقد سمحت بإعادة تشكيل هيكلية سهلة، عندما تتطور مجموعة من أنواع النفايات إلى حد ما، عندما تكون ] TPCO ) قد نقحت تصنيفها الخاص بالترب بعد تحليل أكثر تفصيلاً للصيانة بواسطة أجهزة الاستطلاع.
الرصد عن بعد والتدخل الآلي
كما أن حقول الإشعاع المتطرف داخل مناطق التخزين - التي تتجاوز أحياناً 100 متر مربع/ساعة بالقرب من استمارات النفايات المتراكمة - رصداً عن بعد يتجاوز نطاق التلفزيون البسيط - الاختراق - شبكة موزعة من أجهزة الاستشعار الضوئية - تعمل الآن على قياس درجة الحرارة، والإجهاد، ومعدل الجرعات المجازية عبر آلاف النقاط في الوقت الحقيقي.
وفي الحالات التي تكون فيها أجهزة الاستشعار وحدها غير كافية، فإن الآلات التي تقوم على أساس الغرض تدخل في موقع الحادث، وقد قام جهاز التلاعب التابع لوزارة الصحة والسوقيات، وهو آلي ذو أربعة أعياد، ويستخدم في عمليات التخزين الآلية التي تُجرى في سلسلة من أجهزة الاستطلاع التي تستخدم فيها أجهزة الاستنشاق الإشعاع، بمسح قطري مكثف، ويُجرى فيه تفتيش بصري، بل ويُشدد على نحو متبادل.
المبيعات المتقدمة ومواد الصحة الذاتية
وقد خضع منع الاختراق على مدى الحياة المتعددة للسلاسل للتقلبات على السلامة الطويلة الأجل للختم، وقد برهنت هذه السلاسل النباتية والأقراص المأخوذة من محرقة الدايين الإيثيلين أو الفلوروسفير على أن هذه الاختراقات المطبقة على أساس التعددية الصنعية، على أن هذه الختمات المثبتة من الاختتام البوليميلات المثبتة، قد برهنت على وجود طبقة جديدة من الختم.
ويشتمل هذا الخلط على البحث الجاري في حواجز التسخين الذاتي، إذ أن الميكروبات الممتلئة بعامل ترابط متبادل، موزعة في مصفوفة للتبريد، وتركيبها في مرحلة الاختراق، وتركها في مرحلة العزلة، وتركيبها في مرحلة العزلة، واستعادة القدرة على تحمل الغاز، كما أن التجارب الصغيرة في وحدات تخزين المياه الجوفية المحاكاة في فوكوشيما قد أظهرت
إدارة مياه القديس في أشكال النفايات العالية الطاقة
وفي حين أن معظم المواد المخزنة هي تربة منخفضة نسبياً وركلة، فإن جزءاً من مخلفات التقلبات المستنفدة، لا سيما الراتنجات المحتوية على أسعار الصرف من نظام البوليسترات، والحطام الذي يمتد في حد ذاته إلى توليد حرارة كبيرة، كما أن أحواض التخزين المؤقتة المبكرة تعتمد على قنوات الهواء الاصطناعية، ولكن في الأماكن المحصورة من أكوام الكم، تحتاج إلى تصميم دقيق لنموذج المبردات.
ومن بين الابتكارات البارزة استخدام مواد التغيير التدريجي التي تجسد في الدرع الملموس، وهذه المواد، التي عادة ما تزيد شمعات البارافين أو هيدرات الملح التي تتجاوز نقاط الذوبان حوالي 60 درجة مئوية، تستوعب التوابل الحرارية وتقلبات درجات الحرارة السائبة، وخلال دراسة أجريت بالتعاون مع الجمعية اليابانية للتصميمات الميكانيكية().
الانتقال من التخزين المؤقت إلى التخزين الدائم
أما التخزين المؤقت في فوكوشيما فهو ليس نقطة نهاية بل جسراً للتخلص الدائم، أما خريطة الطريق الحالية التي نشرها المجلس الوزاري المشترك المعني بقضايا المياه والتخفيض الملوثة، فتتمثل في تسلسل يتم فيه نقل النفايات تدريجياً من مخازن مؤقتة إلى مرافق تخزين مؤقتة أكبر، ثم إلى مستودعات نهائية مصممة خصيصاً لمستويات نشاطها، ويستلزم كل انتقال إعادة تكييف مسارات النقل إلى مواضع النقل(27).
وتشمل خطة الانتقال أيضاً حملة صارمة لإطلاق بعض النفايات المنخفضة المستوى، أما بالنسبة للتربة التي يقل تركيزها عن 100 كيلو متر مربع/غرام، فقد حددت الحكومة إمكانية إعادة استخدام هذه المواد كمقياس احتياطي لمشاريع البنية التحتية في مناطق معينة، وهذا يتطلب تجهيزاً إضافياً، وغسلاً، وترسيباً، وقد أدى إلى تطوير وحدات معالجة متنقلة يمكن أن تعمل في حدود الموقع البالغ 000 50 طن.
الإطار التنظيمي والمعايير الدولية
وتفرض هيئة تنظيم المواد النووية في اليابان قواعد جديدة لإدارة النفايات بعد عام 2011، وتكلف بإجراء تحليل لمستوى الدفاع، وإجراء استعراضات دورية للسلامة كل خمس سنوات، وتقديم تقارير عامة عن نتائج التفتيش، كما أن حلول التخزين المؤقتة المعتمدة في فوكوشيما هي أول تطبيق واسع النطاق لهذه القواعد، وكل نوع من أنواع الحاويات يخضع لاختبارات الانقطاع، والتعرض للطرد، وإجراء محاكمات تراكمية للجرعة قبل الترخيص باستخدامها.
وخلال العقد الماضي، استخدمت البيانات الواردة من " فوكوشيما " لتحديث مجموعة معايير الأمان الخاصة بالوكالة الدولية للطاقة الذرية رقم SSG-40 بشأن الإدارة المسبقة للنفايات المشعة، وتحديداً، فإن أداء الحاويات العالية النزاهة في إطار التحميلات السيزمية المتطرفة أدى إلى تنقيح التوجيهات المتعلقة باختبارات تحديد كمية الحاويات.
التوقعات المستقبلية والآثار العالمية
وقد تمزقت الابتكارات الهندسية التي تولدت من تحدي التخزين المؤقت في فوكوشيما، حيث يمكن أن تُعدّ الاختبارات الخاصة بتصنيف المضاربة بواسطة التحلل بواسطة أجهزة التحلل الضوئي، التي تم تطويرها أصلاً لتصنيف طبول النفايات من بعد دون فتحها، في الوقت الراهن، لأغراض فرز النفايات الخطرة غير النووية، ويجري تكييف مفهوم التخزين المزود بالأجهزة الاستشعارية من أجل التخزين المؤقت لنفايات الزئبق وغيرها من الملوثات الثابتة.
وفي الوقت نفسه، فإن التكنولوجيا الرقمية المزدوجة، التي تُعمم فيها نسخة افتراضية من موقع التخزين في الوقت الحقيقي تعكس كل مشغلين من أجهزة قراءة أجهزة الاستشعار إلى " العمر " ، وهي تركيبة في السيليكو، وتتوقع أن تكون نماذج الفشل قد تم توزيعها قبل عقود، وعندما تقترن هذه الأدوات بالتعلم الآلي الذي تم تدريبه على بحيرة البيانات الضخمة التي تراكمت منذ عام 2011، تسمح بالاستمرار من الجداول الزمنية إلى التدخلات القائمة على الظروف، وتكاليف الاصطدام دون الإدراك العالمي.
إن إرث حادث فوكوشيما مأساوي بلا شك، ولكن الاستجابة الهندسية لتحدي تخزين النفايات قد أسفرت عن مجموعة من المعايير والمواد والنظم التي ستشكل عملية تنظيف نووية لجيل ما، إذ أن الخزن المؤقت يمكن أن ينشر بسرعة ويقوي بما يكفي حتى النصف من القرن الماضي، فقد حوّل المهندسون في فوكوشيما إلى نظام منضبط يعتمد عليه بدرجة عالية، مما يضع خطوطاً أساسية جديدة لحماية النفايات النووية في العالم.