النُهج الهندسية في مجال الحاويات والتعامل مع الأيروسولات المشعة في فوكوشيما

النُهج الهندسية في مجال الحاويات والتعامل مع الأيروسولات المشعة في فوكوشيما

وقد أدى حادث فوكوشيما دايشي في آذار/مارس 2011 إلى ظهور خليط معقد من المواد المشعة في الجو والتربة والمحيطات، ومن بين هذه الملوثات، أصبحت الجسيمات الهندسية المشعة - الميكروسكوبية المحملة جوا والتي تحمل مادة سيزيوم - 137، وسيسينيوم - 134، وتركيبا - 90، وغير ذلك من منتجات الأنيسول - تواجه تهديدا مباشرا وطويل الأجل لتصريف المواد السائلة والسلامة البيئية.

طبيعة الأيروسول المشعة في فوكوشيما

إن الهباء الإشعاعي هو جزيئات صلبة أو سائلة مع وقفها في غاز يحتوي على نويدات إذاعية، وخلال الانهيارات اللوشيمة، فإن انفجارات الهيدروجين في الوحدات 1 و3 و4 مفاعلات متمزقة، وقطع الطيف، ومنتجات النسيج المبتذلة، وتنشط المواد الهيكلية في الهواء الطلق، حيث تبرد العناصر المتطايرة المبردة وتنفجر في الهواء الموجود.

فالدفاع عن هذه المادة يجعل مشكلة الهباء الجوي التي يعاني منها فوكوشيما تحديا خاصا هو الطبيعة غير المتجانسة للإطلاق، ففي الأسابيع الأولى، كان التهوية المباشرة والحطام الانفجاري يولد الجسيمات المزروعة التي تستوطن قريبا نسبيا من الموقع، وتسهم في إزالة " الأضواء الأرضية " الملوثة بشدة في منطقة السباك الشمالي الغربي، وفي الوقت نفسه، كان هناك تأثير مستمر في إطلاقات البخارية من مجمعات الوقودية المستنفدة المحتوية على نصف الأوعية المحتوية على مركبات الوقود المستهلك والمفاعلات.

توزيع الجسيمات وتأثيراتها الصحية

وقد أدى هذا المقياس الهوائي للهباء الإشعاعي إلى توقف استخدامه في مناطق التحلل الحراري في الغلاف الجوي، وكشف عن وجوده في نظام التنفس البشري، حيث كانت الجسيمات التي تقل عن 1 ميكروغرام - في كثير من الأحيان تسمى " التراكم " - الاختناق بين الجسمين، حيث تم الاحتفاظ بها بحجم بيولوجي يتعدى شهراً.

تصميم مباريات الاحتواء المادي

وكان خط الدفاع الأول هو وقف انتشار الهباء الجوي في المصدر، وفي أكثر المباني الملوثة بالمفاعلات، تم إنشاء أجهزة ضيافة واسعة النطاق لحرق الجسيمات المحمولة جوا ومنع تفريقها بواسطة الريح أو العجلات الحرارية وتراوحت هذه الهياكل من مجرد مقاومة الطقس إلى قذائف احتواء سلبية متطورة.

مجموعة عناصر بناء المفاعلات ومناطق العمل المبحرة

وكانت الوحدة 1 التي فقدت سقفها بالكامل وجدرانها العليا في انفجار الهيدروجين إحدى الأولويات الأكثر إلحاحاً، وفي عام 2011، قامت شركة طوكيو للطاقة الكهربائية بوضع غطاء ضخم من البوليسترات - الفاريكات على مبنى المفاعل، تدعمه إطار فولاذي، ولم يكن الغطاء محكماً تماماً، بل أدى إلى انخفاض كبير في تصميمات التلويث المخففة، مما أدى إلى زيادة تفكيك النسيجات.

المُستعمرات الأرضية المُقَرَّعة لمراقبة الدغب

وحتى مع أغطية البناء، أصبح الانتعاش على مستوى الأرض للجسيمات المشعة المستقرة مصدرا رئيسيا لإعادة التحلل، وخاصة أثناء حركة المركبات، ومناولة المواد، وهروب موسم الأمطار.

استراتيجيات التصويب المتقدمة

ولا يمكن للاحتواء وحده أن يزيل خطر الهباء الجوي، خاصة عندما يولد العمل داخل الضيوف جزيئات جديدة أو عندما تُحمَّل المرشَّحات القديمة، وتشكل نظم التصفية الجوية جوهر السيطرة الفعلية على الهباء الجوي، وفي فوكوشيما، تم نشرها على نطاقات تتراوح بين وحدات محمولة يدوياً ومحطات تهوية مركزية ضخمة تخدم المباني بأكملها.

تصويبات الآبار وما بعدها

:: استخدام أجهزة الترميم ذات الكفاءة العالية، وأجهزة الترميم ذات الكفاءة العالية، وأجهزة الترميم العالية، وأجهزة التخدير التي تستخدم في أجهزة التخدير، وأجهزة التخدير، وأجهزة التخدير، وأجهزة التخدير، وأجهزة التخدير، وأجهزة التخدير، وأجهزة التخدير، وأجهزة التخزين، وأجهزة التخدير، وأجهزة التنظيف، التي يمكن أن تُوضع في أماكنها.

وقد أدت القيود على قياس درجة الحرارة العالية إلى اعتماد الجيل الثاني من أجهزة التخصيب في بعض الممرات الحرجة، والأهم من ذلك، إلى تطوير أجهزة التصفية الفلزية والسامية التي يمكن أن تصمد في درجات الحرارة المرتفعة وميادين الإشعاع.

نظم تنظيف الهواء المتنقلة والمحلية

ومن السمات المميزة لإلغاء تشغيل فوكوشيما الحاجة إلى تذبذب سريع ومرن، وفي عام 2013، بدأت المنظمة والمنظمات الشريكة في وضع نظم متنقلة كبيرة للرصد والتهوية يمكن ربطها عن طريق التخصيب المرن في الخيام، ومناطق تجميع الوقود المستهلك، وموانئ الوصول إلى المفاعلات، وهي تُشبه وحدات التصريف ذات الترددات المحتوية على الترددات، وتُستوعب باستمرار.

اختبارات التصوير وضمان الجودة

ونظراً لظروف الخدمة القصوى، أصبح إجراء اختبارات صارمة في المرشات الموجودة في الموقع أمراً أساسياً، وقد نفذ مقاولو التكييف والاختبارات الدورية للاختلال في استخدام مواد الإشعاع في الديوكسينات، وذلك دون أن تكون هناك حاجة إلى إجراء اختبارات للكشف عن وجود أجهزة لقياس الاختراق، كما أن معامل التحلل الحراري الذي يبلغ 000 10 مجهزة على الأقل يجب التحقق منه قبل أن يتم إدخال أجهزة التحلل.

أساليب المعالجة المادية والكيميائية للهيروسول

ويلتقط التخزين الجسيمات، ولكن نهج المعالجة تهدف إلى تغيير الحالة المادية أو الكيميائية للهيروسول لجعلها أسهل في جمع أو تحييد مخاطرها بصورة دائمة.

Aerosol Scavenging with Water Sprays and Fogging

إن نظم رش المياه نفسها من بين التدابير المضادة الأولى، ففي أعقاب ذلك مباشرة، تُلقي شاحنات الإطفاء والطائرات العمودية على مبان للمفاعلات لتحلل الوقود المميت، وتُنظف دون قصد بعض الجسيمات المحمولة جوا، وتُستخدم اليوم نظم الرش المصممة داخل المباني، مع ذلك، أُحدثت خللاً كبيراً يُحدث الحد الأقصى من تسربات المياه، ويزداد حجمها في شكلها.

التثبيت والتثبيت الكيميائيان

وفي الحالات التي استقر فيها الهباء على السطح، لا سيما على الصلب الهيكلي والخرسانة والرق في المباني المفاعلية، يمكن أن تكون أساليب الإزالة المادية مثل التفريغ غير فعالة أو شديدة الخطورة، وقد طور المحركات صفائح مجهزة بمواد مصممة على أساس التصفير والتي ترش على السطح، وتسمح بمعالجة الترسبات المحتوية على مبيد للديون، وتزيلها فعلياً من الغبار الإشعاعي.

العمليات الآلية وعمليات التطهير من أجل التقليل إلى أدنى حد من توليد الإيروسول

ويستلزم كل دخول بشري إلى منطقة ملوثة بذل بدل وقاية، ورصدات جوية، وما يعقب ذلك من إزالة التلوث، التي يمكن أن تولد في حد ذاتها هوباءات، وتوفر الأجهزة وسيلة لإجراء التفتيش، وأخذ العينات، بل وتدمير الضوء دون خلق نفس المستوى من المخاطر التي تنجم عن الهواء، وتولد المركبات التي تعمل عن بعد والمجهزة بالكاميرات، وأجهزة الكشف عن الإشعاع، وأجهزة جمع النسيج ثانوية، وهي تشمل مفاعلات مصفحة مصفحة مصفحة.

إن تطوير أجهزة الإرسال الالكتروني المسببة للإشعاع ونظم الاتصالات اللاسلكية قد مكّن الروبوتات شبه المستقلة من العمل في حقول الجرعات التي يمكن أن تكون قاتلة بالنسبة للبشر في دقائق، ومن خلال السماح بالرصد والصيانة بأن تحدث عن بعد، فإن هذه الآلات لا تقلل من تعرض العمال فحسب، بل تحد أيضا من الحاجة إلى فتح الحواجز التي تعترض الاحتواء، وتبقي البيئة التي تتراكم في الهواء تحت سطح الأرض مقفلة.

مراقبة النشاط الإشعاعي المحمول جوا

وتستلزم المراقبة الفعالة للهيروسول معرفة ما هو موجود بالضبط في الهواء وفي الأماكن التي يتم فيها تركيب شبكة واسعة من مراقبي الهواء المستمر في الوقت الحقيقي عبر موقع فوكوشيما، وتسحب هذه الأجهزة الهواء من خلال شريط لاصق يتراكم الجسيمات؛ وتضع أجهزة الكشف عن الحدود شبه الموصل أو المكثف باستمرار علامات الإشعاع المبثوثة، وتوفر بيانات عن مواقع العمل المحتوية على مخاطر جوية قريبة من الأرض.

(ب) نماذج النقل الجوي غير المستخدمة في الغلاف الجوي، التي تُستخدم في رصد بيانات الرصد للتنبؤ بتفكك الهباء الجوي في حالة إطلاقه، ومنذ عام 2013، قامت الوكالة اليابانية للطاقة الذرية بتشغيل عينات جوية عالية الحجم في عشرات المواقع المحيطة بالمصنع، مدعومة بنسخة تجريبية من المختبرات غاما لتحديد البصمات الاصطناعية.() ويتيح هذا النهج المزدوج للمشغلين التمييز بين الإطار المرجعي للاختبار الناتج عن الحادث الأصلي

الابتكارات والاتجاهات المستقبلية

ولا يزال التحدي الذي يواجهه الفاكوشما بعيد المنال؛ فمع انتقال وقف التشغيل إلى مرحلة إزالة الحطام الوقود - وهي أكثر العمليات خطورة من الناحية الإشعاعية - فإن احتمال توليد غبار جديد ومرتفع الإشعاعات هائل، ولذلك يقوم المهندسون باستكشاف طائفة من التكنولوجيات الجيل القادم.

نانوفبير ووسيط للملفات التفاعلية

وتفرض مرشحات من طراز HPA ذات العجلات الزجاجية المتحركة نفسها مبادلات بين الكفاءة ومقاومة التدفق الجوي، مما يحد من استخدامها في سيناريوهات عالية التهوية، ويضم الباحثون في مؤسسات مثل معاهد وطنية لعلوم وتكنولوجيا النباتات (QST) ، ويضعون خامات النانوفبيرية ذات تأثيرات أقل من 100 نابل

جهاز لازر - إنغولا للإفصاح عن الجسيمات في الوقت الحقيقي

وفي المستقبل الذي يمكن فيه اكتشاف كل جزيئات الهباء الجوي وتحديدها كيميائيا في الوقت الحقيقي، فإن نظام التحلل المكثف الذي يسببه لازر والذي يجري تكييفه حاليا للاستخدام الميداني، يمكن أن يحلل التركيبة الأولية للجسيمات الفردية عند مرورها بغرفة الكشف، وعندما يكون ذلك مقترنا بعلامات تليفية تركز على النور، يمكن أن يصنف هذا النظام النسقي للأشعة تحت الصفرية " .

خط الترسبات الهوائية المسببة للسرطان

ويُعدّ مفهوماً بارزاً لكنه محفوف بالتحدي هو الترسانة الخفية، حيث تُستحوذ الجسيمات المحمولة جواً على بخار الماء المكثف، ثم تُجمّد المخلوط في كتل الجليد، ويُخزّن الجليد النشاط الإشعاعي ويمكن تخزينه، ولكن تكلفة الطاقة وتعقيدها في الحفاظ على مساحات كبيرة من المبردات في مبنى مفاعلات ساخنة رطبة قد أبقت هذا النهج على لوحة السائل السائل السائل السائلة في مُصَّبة.

خلايا متكاملة للاسترجاع من الحطام وعلاجه

وتستدعي خريطة الطريق الطويلة الأجل إزالة حطام الوقود المتحرك من قاع سفن الضغط على المفاعل وسفن الاحتواء، وتصمم المحركات خلايا استرجاعية ضخمة ومكتملة، تُبنى على المفاعلات المتضررة، وتحتوي هذه الضواحي على تهوية ذات ضغط سلبي، وتُنتج خمس مراحل (بما في ذلك رشاشات النسيج وأجهزة التحلل المصممة)

دروس الصناعة النووية العالمية

وقد أعادت صياغة المبادئ التوجيهية الدولية المتعلقة ب " التعبئة في ديبث " ، وهي تشمل الآن صراحةً إدارة الغازات المهددة في دورة حياة مرفق نووي، وليس فقط أثناء الاستجابة للحوادث، حيث تتضمن تصميمات مفاعلات جديدة نظماً لإزالة الهباء الجوي، مثل أجهزة إعادة التموين المحفزة التي تستخدم أيضاً كنموذجين مكثفين للإشعاع في إطار " FEP " .

خاتمة

إن معاهد احتواء ومعالجة الهباءات المشعة في فوكوشيما دايشي تشكل أحد أكثر التحديات الهندسية البيئية تعقيدا في العصر النووي، ومن خلال مزيج من الحواجز المادية، والثبات المتطور، والعمليات الآلية، والرصد المستمر، يقوم المهندسون ببناء نظام متعدد المستويات أدى إلى الحد بدرجة كبيرة من المخاطر الإشعاعية التي يتعرض لها العمال والسكان المحيطون بهم، ومع ذلك فإن الطريقة التي يتم بها التخلص من الإشعاعات.