إن النويدات المشعة هي النظائر المشعة التي يمكن أن تلوث مصادر المياه من خلال الحوادث النووية، والتخلص غير السليم من النفايات، وأنشطة التعدين، بل وحتى العمليات الجيولوجية الطبيعية، ووجودها في مياه الشرب أو النظم الإيكولوجية المائية، يشكل مخاطر خطيرة على صحة الإنسان، بما في ذلك زيادة الإصابة بالسرطان والأضرار الوراثية، وبالتالي فإن إزالة هذه الملوثات بصورة فعالة هي أولوية حاسمة بالنسبة للوساطة البيئية والسلامة العامة.

مصادر وأنواع النويدات المشعة في المياه

وتنشأ الملوثات المشعة للمياه من مصادر بشرية وطبيعية على السواء، وتشمل المصادر الرئيسية للانبعاثات من تجارب الأسلحة النووية، والتصريف من محطات الطاقة النووية (مثلاً، Fukushima Daiichi)، ومواقع التعدين المهجورة ومصانع اليورانيوم والثوريوم، والتسرب من مرافق تخزين النفايات المشعة، وعادة ما تكون النويدات المشعة مثل اليورانيوم - 238، والأشعة - 226، والرادون - 222 تتدفق إلى المياه الجوفية.

لمحة عامة عن تكنولوجيات تصويب خامبرن

وتعتمد عمليات الدمج على حاجز شبه قابل للتطبيق يسمح بصورة انتقائية بالماء بالتنقل بينما يُحتفظ بالملوثات القائمة على الحجم أو الشحن أو الكفاءة، أما التكنولوجيات الرئيسية الثلاث المستخدمة في إزالة النويدات المشعة فهي ملوثة بالأشعة، والاختراق النووي، وعكس النسيج (RO).

الترشيحات الدقيقة والتنسل

ويستخدم التحلل الدقيق (الحجم 0.1 إلى 10 ميكروغرام) والتشويش فوق البنفسج (الحجم 0.001 إلى 0.1 ميكروغرام) أساساً لإزالة المواد الصلبة المعلقة، والكولويدات المتعددة الكائنات الدقيقة، ويعني حجمها الكبير أنه لا يمكن أن يحتفظ بنويدات مفصولة كأفران معزولة، غير أنها تؤدي دوراً داعماً في النظم المتكاملة التي تكون فيها النويدات المشعة

التسلل

وتتكون أجهزة الإطفاء من أحجام مثبتة في حدود 1-10 نم، وتتميز بسطح محمل (يُحمَّل في كثير من الأحيان) مما يتيح الاستبعاد من الحجم والتبريد الكهروستاني، ويمكن للعامل الوطني أن يزيل فعلياً من الأورام المتردية والمتعددة النوايا، مما يجعله ملائماً للناويدات المشعة مثل معدلات الارتفاع - 90 (الصف الثاني - 26)

الأشعة العكسية

كما أن الأشعة تحت سطح الماء المحتوية على كميات كبيرة من الفرن، وهي تستخدم كميات كبيرة من الفرن، وهي كمية من السائل المائي المحتوي على ماء مذاب، وذلك أساسا من خلال آلية للتحكم في الهواء، كما أن الأشعة فوق السطحية هي أكثر عمليات النسيج قوة في إزالة النويدات المشعة، وهي قادرة على رفض أكثر من 99 في المائة من معظم الأنواع الأيونية، بما في ذلك الأسمنت واليود، فضلا عن ارتفاع ضغط البلوتونيوم.

آليات إزالة النويدات المشعة بواسطة ميمبرانز

وينطوي فصل النويدات المشعة على مزيج من التفاعلات المادية والكيميائية، وتشمل الآليات الغالبة الاستبعاد من الحجم (السرقة)، والاستبعاد من دونان (التكرار الإلكتروتي)، والآثار التغذوية، والاستبعاد من حيث الحجم هو الآلية الرئيسية، ولكن لا يكفي للتخلّص من الأورام.

العوامل التي تؤثر على أداء الذاكرة

وتؤثر عدة بارامترات تشغيلية وكيمياء للمياه على كفاءة إزالة النويدات المشعة، ويعتبر فهم هذه العوامل أساسيا لتصميم نظام فعال للعلاج.

كيميائيات المياه

كما أن التراكم البيولوجي، والقوة الأيونية، ووجود أيونات متنافسة أو عوامل معقدة، يؤثران تأثيراً قوياً على المطياف النويدي الشعاعي، وبالتالي، فإن إزالة اليورانيوم عند مستوى الهيدروجين دون الخامسة، هي أيضاً تقلل من الوزن التراكمي المنخفض لليورانيوم (UO22+)، الذي يُرفض فعلياً من خلال التكرار الكهروستاني.

مواد وأصناف سطحية

أما تركيبة البوليمرات، والشحن السطحي، والهيدروفيك، وتوزيع الأغشية بشكل مباشر، فتؤدي إلى زيادة التكديس الشعاعي، وتزيد من التعددية المغناطيسية التي تستخدم في الجرو، وتعدد النسيجات، وتفضي إلى رفض النسيج، وتظهر البحوث أن تعديل سطح البولي أمبراني مع مجموعات وظيفية، مثل حمض السلفوني.

شروط التشغيل

وقد يؤدي الضغط على الأنتردام وسرعة التدفق ودرجات الحرارة والانتعاش إلى التأثير على الأداء المغناطيسي، ويزيد الضغط العالي من تدفق المياه، ويحسن عموماً الرفض حتى نقطة، وقد يؤدي الاستقطاب إلى انخفاض، ويساعد ارتفاع سرعة التدفق عبر التدفق على التحكم في تذبذب التركيزات وتآكلها بضغط الفول الرئوي المرفوض بعيداً عن سطح البحر.

التحليل المقارن: عمليات Membrane vs. Conventional Methods

وتستلزم تقنيات الإضافة التقليدية لإلغاء النويدات المشعة من المياه التهطال الكيميائي، وتبادل الأيوني، والاستيعاب، واستخراج المواد المذيبة، وكلها لها مزايا ونتائج، وتهيج المواد الكيميائية (مثلاً، استخدام الليمون أو الكبريت) فعالة بالنسبة لبعض النويدات المشعة الثقيلة، ولكنها تولد كميات كبيرة من الحمأة المشعة.

استراتيجيات الانطلاق والتخفيف

إن تركيب الخيوط الكيميائيــة، أو السائلة، أو المواد العضوية، أو المقياس على سطح البحر، يشكل تحدياً تشغيلياً رئيسياً في إزالة النويدات المشعة، ويقلل التدفق من الماء، وقد يعطل التنظيف، ولا سيما عندما ترتفع طبقة الكيك أو أشكال الجيل التي تجتذب النويدات المشعة عن طريق الارتشاء، وتشمل طبقات التكاثر الإشعاعي، كما تشمل عوامل التنظيف التراكم.

إدارة المركز الإشعاعي

ومن أكثر الجوانب صعوبة في استخدام عمليات الكيمبراني للتخلص من النويدات المشعة التخلص من المفاعلات المتمركزة، حيث يحتوي هذا التدفق على النشاط الإشعاعي المتراكم، الذي كثيرا ما يكون على مستويات عالية من النشاط، ويجب التعامل معه وفقا للأنظمة الصارمة، وتشمل الخيارات المتعلقة بإدارة التركيزات التبلور (الذي يجب أن يكون كثيفا للطاقة ولكنه ينتج بقايا صلبة) أو التحلل الهادرائي أو اليقظة من أجل تحقيق استقرار في التعبئة.

دراسات الحالة والتطبيقات العملية

معالجة الحوادث النووية

وفي أعقاب كارثة فوكوشيما دايتشي النووية في عام 2011، كانت هناك كميات هائلة من المياه المبردة الملوثة والمياه الجوفية تحتاج إلى المعالجة، وقد تم نشر نظام متعدد المراحل يشمل التذبذب العكسي في الموقع لإزالة السميوم - 137، والسترونتيوم - 90، وغير ذلك من عمليات الاستبعاد من النويدات المشعة، حيث حققت وحدة التطهير عوامل لإزالة التلوث تتجاوز 100 في السيزيوم و 1000 في مجال التبريد المصمم في ظروف ميدانية.

التعدين في اليورانيوم وملء النفايات

وقد أدت الألغام التي تحتوي على اليورانيوم المهجَّن في مناطق مثل منطقة كولورادو، وساكسوني (ألمانيا)، وكازاخستان إلى إنتاج نفايات حمضية أو محايدة تحتوي على تركيزات اليورانيوم حتى عدة ملغم/لتر. كما أن دراسة تجريبية تستخدم الرش في لغم اليورانيوم السابق في فرنسا حققت ما يزيد على 95 في المائة من الرفض اليورانيوم بينما كانت تعمل تحت ضغط منخفض، مما أدى إلى انخفاض التركيز من 4.2 ملغم/لتر إلى أقل من 0.02 ملغم/لت.

تكنولوجيات ومواد ميمبران الناشئة

وبالإضافة إلى ذلك، فإن البحوث الجارية تهدف إلى معالجة القيود التي تنطوي عليها الميكروفونات الحالية والتي تُعدُّ تحديداً، والتي تُعدُّ مضامين عالية الارتفاع، والمبادلات بين القابلية للانتقائية والانتقائية، والاستقرار تحت الإشعاع، وتظهر عدة مواد ناشئة وعداً بأن التكاثر الحادي للأشعة، مع وجود طبقات رقيقة من الناحية الذرية، وتسارع وتيرة التكاثر بين المبيدات، قد يدل على رفض استثنائي

معايير النظامية والجودة في المياه

ولا توجد لدى الهيئات الوطنية والدولية حدود صارمة للناويدات المشعة في مياه الشرب، إذ أن منظمة الصحة العالمية توفر قيماً توجيهية لليورانيوم (30 ميكروغرام/لتر)، ومعدلات الإشعاع المائي المرتفعة (226) ومعدلات الإشعاع المتناهيج (المجمعة 1 ميكروغرام/لتر)، ومجموع المواد السامة (الملوثة بالفلور) التي كثيراً ما تُفرض على نحو ثابت معايير الإشعاع (99٪)

خاتمة

وتشغل عمليات الدمج دوراً محورياً في إزالة النويدات المشعة من مصادر المياه الملوثة، وتظل قدرتها على تحقيق عوامل عالية لتطهيرها، واستمرارية التكيف مع مختلف كيميائيات المياه، أمراً لا غنى عنه في الاستجابة لحالات الطوارئ، والوساطة الروتينية لمياه النفايات المشعة.