النهج الابتكارية للنفايات المشعة تخفيض حجم الفوكشيما

وقد أظهرت البحوث التي أجرتها الوكالة اليابانية للطاقة الذرية في محافظة فوكوشيما أن التربة الملوثة بالكازيوم-137 يمكن معالجتها في الموقع بأقل قدر من الاضطرابات الميكانيكية، مما يقلل من الحجم الذي يخصص للدفن العميق بعوامل تتراوح بين 10 و 50، كما أن التحلل الحراري والميكروبي للماء آخذ في التقدم، ويمكن أن تُعالج طبقات معينة من مادة النيتروز الكربونية أو النسيج البوليفي.

وتكتسي المزايا البيئية والاقتصادية أهمية: إذ تعمل إزالة التلوث البيولوجي في درجة الحرارة المحيطة والضغط، وتستخدم المغذيات المنخفضة التكلفة، وتولد حدا أدنى من النفايات الثانوية السامة، وتتمثل العقبات الرئيسية في مراقبة العمليات، والبطء نسبيا في المهارات مقارنة بالطرق الكيميائية، والإدارة المتأنية للكتلة الأحيائية المركزة لمنع إعادة التشكيل.

الفصل المسبق للمواد الكيميائية: قطع الأسوبيات

ومن الملاحظ أن تكنولوجيات الفصل الكيميائي هي أكثر الأدوات ابتكاراً، والهدف منها هو حل النويدات المشعة المحددة أو تهيؤها، والتركيز على الخطر في حد أدنى، وفي فوكوشيما، فإن هذا المفهوم أبرز في التحسين المستمر لنظام تجهيز السائل المتقدم الذي يزيل بالفعل 62 نويدة مشعة مصممة من المياه الملوثة باستثناء ثلاثي الأبعاد.

وتظهر المواد المشعة الانتقائية مثل الأناوج الزرقاء الروسية (الخامس النحاسي) وشعارات الأمونيوم المحتوية على مادة البوليبوفوسفات، وأجهزة التزييف المحتوية على التاج، وجود كفاءة عالية في المكبس أو السترونتيوم، حتى في وجود هذه المكونات المتنافسة.

وتتيح عمليات استخراج المواد السائلة مساراً حرجاً آخر، ففي حلول سببية عالية النشاط، يمكن للعوامل المعقدة مثل الإيثرات أو الفوسفات العضوية أن تسحب الستيرونيوم والبلوتونيوم إلى مرحلة عضوية، ثم تُسترجع إلى حد أدنى من حجم النفايات المضغوطة أو الإسمنت.

(أ) يجري حالياً التحقيق في فصل الكهروكيميائي بواسطة مادة السائل المحتوي على مادة السائل المحتوي على مادة السائل (الثانية) في مادة الكلوريد أو الفلوريد العالية الحرارة، واليورانيوم، والبلوتونيوم، وغيرها من المواد الكيميائية التي يمكن أن تُعاد تدويرها أو التخلص منها كهدر منخفض المستوى، وعلى الرغم من أن الأساليب الكترونياً المستخدمة في التخلص من النفايات.

تكنولوجيات المعالجة الجافة: قطع المياه

وتولد المعالجة المبللة كميات هائلة من النفايات السائلة الثانوية التي تتطلب المعالجة، وتغلق حلقة مكلفة، وتهدف تكنولوجيات المعالجة الجافة إلى تطاير مصفوفة النفايات أو إصطحابها أو إزالة هذه المصفوفة من الناحية الكيميائية دون إضافة مياه أو مذيبات، والقضاء على توليد النفايات السائلة الثانوية كلية، وتجتذب ثلاثة تقنيات جافاة اهتماما خاصا لمجاري النفايات المتغايرة في فوكوشيما.

(أ) خفض الحجم الحراري دون الترميد يستخدم التحلل الحراري أو التغويز المراقب، حيث تتحول المكونات العضوية إلى مرشّح طاقة مُنخفض إلى مُرشّح مُتَبَع، بينما تُسجَّل النويدات المشعة المتطايرة - الكايسيوم الرئيسي - في مرشّحات مركّبة ذات قدرة عالية التقلب.

)أ( إن استخراج ثاني أكسيد الكربون فوق الحرجة ]FLT:1[ هو عملية جافة خالية من المذيبات ذات خصائص فريدة، وفي حالة سحق ثاني أكسيد الكربون، فإن معاملته مثل الغاز السائل والسائل، والاختراق في المواد الصلبة المحتوية على مواد كيميائية، وقطع الملوثات العضوية المستهدفة، وعندما تكون متداخلة مع عوامل الحرق المستخرجة )مثل مسحوق النفايات(

(أ) إن النتائج المتطورة في مجال الطاقة غير المجهزة مباشرةً هي: (الاستعراضات والترددات المشعة) وهي تمثل مقياساً متغيراً في الطاقة غير المجهزة مباشرة، حيث أن كمية الطاقة المزروعة التي تقل عن 60 درجة مئوية من الطاقة المخزنة والمنخفضة التي يمكن أن تُستخدم في أجهزة التكتل والتي تُعدّل في كمية النفايات.

Emerging Hybrid Concepts: Supercompaction and Geopolymer Encapsulation

وفي حين أن التقدم الأخير في التكافلات بالإضافة إلى مواد جديدة من المثقفين لا يحقق تخفيضات في حجم المتغيرات بالنسبة لنفايات صلبة مختلطة، فإن المعاملات الخارقة ذات الضغط العالي تُمارس قوى تتجاوز 000 2 طن، وسحق الطبول، والأطر المعدنية، وقطع الأنقاض الخرسانية إلى أكوام مسطحة تُحزم بشدة في حاويات مغلفة، وتسمح وحدات موصلية متنقلة بالتجهيزها

أما بالنسبة لتصفية الصخور المدمجة وغيرها من النفايات الثانوية، فيمكن الاستعاضة عن الأسمنت التقليدي في بورتلاند ببطانات البوليمرات الأرضية التي يتم صنعها من الرماد أو السلال أو الميثاكولين المنشط بالحلول التي تُسَلِّق بها الكالسلين، وتدل هذه الرزمة على وجود كمية من الكربون، وتقاوم الرش، وتستوعب كميات أكبر بكثير من النفايات.

مقارنة التقنيات: تخفيض الحجم، التكلفة، التأهب

إن كل نهج له طابع خاص بعامل خفض الحجم، وتوليد النفايات الثانوية، والطلب على الطاقة، ومستوى الاستعداد التكنولوجي، والأساليب البيولوجية يمكن أن تقلل أحجام التربة بعامل يتراوح بين 10 و50، ولكنها بطيئة وحساسة للظروف الميدانية، مما يجعلها مثالية للنشر النهائي وليس المعالجة الأولية، وتعطي عوامل الإنفصال الكيميائي المتقدمة تتراوح بين 100 و 000 1 من أجل مجاريات السائل ويمكنها معالجة نقاط الارتفاع الكبيرة،

تصريف الأراضي والرقابة العامة

ولا يمكن نشر أي تكنولوجيا جديدة لتخفيض الحجم في فوكوشيما دون إجراء استعراضات دقيقة للسلامة والبيئة، إذ تشترط هيئة التنظيم النووي في اليابان أن تدعم أي عملية بيانات تثبت الاستقرار الطويل الأجل للنفايات المعالجة وتثبت أن العمليات لا تزيد من المخاطر العامة على العمال أو البيئة، أما بالنسبة للأساليب البيولوجية، فيجب أن تبين التجارب الميدانية أن الكائنات المجهرية المهورة لا تنتشر دون أي شك.

كما أن القبول العام له نفس القدر من الأهمية، إذ أن المواطنين في محافظة فوكوشيما والمناطق المجاورة يريدون التأكد من أن خفض الحجم لا يخلق مخاطر جديدة، مثل الإطلاقات السائلة أو التلوث الجوي، وقد اعتمدت اللجنة والحكومة اليابانية سياسة الكشف الكامل، وعقد جلسات إحاطة تقنية منتظمة، وجولة للمواقع تشرح العلم وراء التكنولوجيات، وقد كان استعراضات الأقران الدولية في إطار الوكالة الدولية للطاقة الذرية دور أساسي في بناء هذه الثقة.

التعاون الدولي ونقل المعارف

وقد حفز تحدي وقف تشغيل فوكوشيما شبكة عالمية من التعاون، وقد اشتركت الوكالة اليابانية للتعاون التقني في مجال التكنولوجيا البيئية، ووزارة الاقتصاد والتجارة والصناعة في اليابان مع هيئة فرنسا للانتشال النووي، ووزارة الطاقة في الولايات المتحدة، في تبادل البيانات من البرامج التجريبية، وفي مركز ناراها لتطوير تكنولوجيا التحكم في الحطام الفضائي، بالقرب من موقع فوكوشيما داي.

فالدروس المستفادة في فوكوشيما تؤثر بالفعل على مواقع نووية أخرى متفرقة في جميع أنحاء العالم، وعلى سبيل المثال، فإن استخراج ثاني أكسيد الكربون المفرط الأهمية الذي ثبت أنه يُستخدم في الأنقاض الخرسانية في الوكالة اليابانية للطاقة الذرية يجري تكييفه من أجل النفايات الغرافيتية في مفاعلات ماغنوكس في المملكة المتحدة، حيث توجد نفس المسألة المتعلقة بالكميات الكبيرة والمتجرة، وبالمثل، فإن تقنيات إزالة التلوث من التربة البيولوجية التي صُنّفت في فوكوشيما تخضع للتقييم في مراحل تبادل المعارف في تشيرنوبيل.

خريطة الطريق في المستقبل: من موقع تجريبي إلى النشر الكامل

وتشتمل خارطة الطريق التي تفصل بين منتصف المدة وطولها عن العمل، التي يجري تحديثها سنويا، على معالم واضحة لنشر تكنولوجيات خفض الحجم، وترمي الشركة بحلول عام 2028 إلى وضع الصيغة النهائية لنموذج موحد لتجهيز الجفاف يمكن أن يعالج حصة كبيرة من الحطام القابل للاحتراق والممكن تخزن في مستودعات الموقع، ويجري بالفعل تنفيذ التحسينات في فصل المواد الكيميائية في نظام تحديد المواقع كجزء من برنامج تصريف المياه المعالجة بنسبة 50 في المائة.

ومن المتوقع أن تنتقل المعالجة البيولوجية للتربة والنباتات من قطع أرضية تجريبية إلى معالجة الحقول الكاملة في منطقة إزالة التلوث الخاصة خلال النصف الثاني من هذا العقد، إلى حين توافر بيانات الرصد البيئي الناجحة، تخصص الحكومة اليابانية 22 بليونا (نحو 147 مليون دولار) في الميزانية التكميلية لعام 2024، وذلك تحديدا لتعجيل عملية تحديث النفايات، مما يدل على وجود التزام سياسي قوي بالانتقال إلى ما هو أبعد من الأساليب التقليدية.