רעידת האדמה והצונאמי של יפן, שגרמה לצמח הכוח הגרעיני של יפן, שהפך את אחד המשברים הגדולים ביותר לניהול פסולת תעשייתית בהיסטוריה האנושית.השילוב של מאות אלפי טון מים עם קוקטייל של איזוטופים רדיואקטיביים דרש תשובות הנדסיות חסרות תקדים.בעשור לאחר מכן, הטיפול במים אלה נשאר אתגר לבטיחות גרעינית, סודיות סביבתית, ואמון הציבור הזה אפשר ל-1.3 מיליון מחסומים הנדסיים סביב טיפול הנדסי מתמשך במים אלה.

2011 Catastrophe and Its Enduring Legacy

ב-11 במרץ 2011, רעידת אדמה בעוצמה 9.0 מהחוף השקט של יפן יצרה צונאמי שפרץ מעל לחומה ב-Fukushima Daiichichi, ניתוק מערכות כוח גיבוי ממושכות וגרם לשקדה של כישלונות.שלוש ליבות כור שאבדו יכולת קירור, מה שהוביל לפיצוצים מימן ולמסים חלקיים ששחררו חומר רדיואקטיבי משמעותי לסביבה הסובבת.

בעקבותיה המיידיות, מפעילי הזריקו מים ישירות לתוך כלי הכורים שנפגעו וביליסו בריכות דלק כדי למנוע חימום נוסף.זה מים קירור חירום, בשילוב עם מי קרקעיים לראות דרך יסודות שבורים, הפך רדיואקטיבי מאוד על יצירת דליקות דלק מלוטשות.טוקיו חברת חשמל (TEPCO) מול מלאי גדל במהירות של מים מזוהמים אשר בתחילה הכפילו את עצמם כל כמה שנים.

מה שהופך את הפסולת Fukushima ללא תקדים הוא תערובת המורכבת של מעל 60 איזוטופים רדיואקטיביים הקיימים במים המוקדמים. Isotopes כגון cesium-137, סטרנטיום-90, יוד-129, ופחמן-14 כל דורש אסטרטגיות להסרת נפרדות.רוב ניתן לכופף באמצעות משקעים כימיים, מודעות או החלפת ion.

המורשת הסביבתית משתרעת מעבר לאתר המיידי.שחרורם של חלקיקים רדיואקטיביים מזוהמים אדמה, יערות ומימי חוף ברחבי אזור רחב של צפון-מזרח יפן. מאמצי פירוק מעורבים בהסרת שדות קרקע, מבני כביסה, ופירוק כמויות עצומות של פסולת.הפעילות הזו, תוך צמצום רמות הקרינה באזורים מיושבים, יצרו כמויות נוספות של חומר מזוהמים הדורש ניהול לטווח ארוך.

סולם האתגר: מספרים וקונסטרינטים

הבנת התגובה ההנדסית מחייבת לתפוס את נפח ה-heer וכימיה של המים המזוהמים. בחודשים שלאחר התאונה, TEPCO הזריקה כ-400 טון מטרי של מים מתוקים מדי יום לתוך הכורים, בעוד מי הקרקע זורם מהרי אבוקמה הוסיף עוד 300 עד 400 טון ליום דרך המרתף.שני הזרמים הפכו מזוהמים עם מוצרי משקעים וחומרי הפעלה בלתי נמנעים.

(הופנה מהדף [[1924]]]] [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]] ו[[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] ו[[1924]]]], [[1924]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[[[1924]], [[1924]], [[[[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[[[1924]]]]]], [[[[1924]]]], [[[[1924]]]]]] [[[[1924]]]]]]]] [[[[[[1924]]]]

נקודת הסיום הייתה ברורה: ללא רכבת טיפול מקיפה המסוגלת להפשיט כמעט את כל מכשירי הרדיו-הרדיונוקלידים לרמות מתחת למגבלות רגולטוריות – למעט טריטוזיון – החלופה היחידה הייתה אחסון בלתי-מגבילה.עם אדמה בקרן וסיכון לכישלון טנק מטיפוסים או אירועים סיסמיתים, קפיצת טכנולוגיה הייתה הכרחית.המידה העיקרית של האתגר מודגשת על ידי העובדה כי הטנקים עצמם, כל אחד מ-1,000 ומחזיקים בגודל של אזור דליפה שנייה, כולל לחץ על מנת לפקח על פני השטח השחייה, כולל לחץ דם קבוע, כולל לחץ סגסוגת של אזור סגסוגת של אזור סגסוגת של אזור סגסוגת של אזור סגסוגת של אזור סגסוגת של אזור סגסוגת של שטח סגסוגת, כולל סגסוגת של שטח סגסוגת סגסוגת שנייה.

עלות הטיפול במים ופעולת האחסון היא מזעזעת.ההערכות מצביעות על כך שההפצה הכוללת של Fukushima Daiichi, כולל ניהול מים, הפסקת דלק, ושיקום האתר, תעלה על 8 טריליון יואן (כ-55 מיליארד דולר) טיפול במים בלבד עבור חלק משמעותי של הוצאות אלה, המשקפת את העלות הגבוהה של חומרים מיוחדים, מעקב מתקדם ולהבטיח את תהליכי בקרה הנדרשים.

הנדסת דרכים: מערכות ALPS ו- Supporting

אבן הפינה של הפתרון המהנדס הוא מערכת עיבוד נוזלי מתקדמת (ALPS) ,R1, רכבת טיפול רב-שלבית שפותחה באמצעות שיתוף פעולה בין צוותי הנדסה יפניים, אמריקאים וצרפתית. ALPS ייצגה התקדמות משמעותית על פני מערכות אדים קודמות, תוך שימוש בשילוב של טיפול טרום טיפול, משקעים כימיים, ועמודות מרובות שנועדו לכוון רדיו מ-62, מאז תחילת הטיפול באמינותה, החל טיפול מתמשך, ועדה ועדה ועדה ועד לחדד, החל מ-2013, יש שיפור בעיות אבטחה ומאובטחות.

(ב) עיין ב-Fukushima) מורכב ממספר שלבים (FLT:0) הסתברות-זיהום ו-SidmentationFLT:1 מסיר מוצקים מושעה וחלקיקים רדיואקטיביים גדולים יותר.המים עוברים דרך LT:2adsorption עמודות FLT 3 דחוסות עם אמצעי תקשורת נבחרים עבור ספקטרום מסוים של איזוטופים - crystalsketicicicicicicicicicus for tramtamtomosis , 000 , 000 tranmtranmtras) ctosicialrtomtrartomtramtramtrartomtrartomtrartomtomtrartomtomtomtrartomtrartomtrartomtomtomtranmtrartomtraricialrtomtomtrartomte , 000

אחד ההישגים המשמעותיים ביותר בהנדסה היה פיתוח של pH גבוה:0 (גבוהה של החלפת יון) ion Resinsential ResinsIRFLT:1 מסוגל לפעול ב- pH גבוה ותוכן מלח מתון האופייני למים Fukushima, שמקורו מדלקת מים מימי הים (בקיצור של ⁇ ) למעט מחזורי חיים תפעוליים קצרים וקצרים.

טיפול מוקדם והפרדה ראשונית

לפני המים מגיע לרכבת הראשית של ALPS, זה עובר עיבוד ראשוני להסרת שמנים, פסולת, ו חלקיקים רדיואקטיביים coarser. coagulant כימיקלים כגון chloride ferric מוסיפים כדי לעודד את הריצוף ואת המשקעים של חומר מושעה.צעד זה מקטין את העומס על עמודות המודעות מטה ומונע רעדה.

שיפור איכות ופוליטיזציה

לאחר טיפול ראשוני, מים עוברים סדרה של שלבים מלוטשים. Cation ו-Aion Exchange resins להסיר מינים אחרים ionic. Reverse osmosis מספק מחסום סופי נגד חלקיקים מקושרים ו-Coloidal, השגת רמה איכותית כי בפרמטרים רבים גישות כי מים מחוסנים בשימוש בתהליכים תעשייתיים. ↑ ניטור רציף באמצעות ניתוח מעבדה gamma ומעבדה תקופתית באמצעות I-CPMS ו-Surute קריטריונים נוזליים קבועים של מערכת אחסון כולל תהליך אחסון מלא רק בתנאי אבטחה.

אופטימיזציה של תהליכים ושיפורים באמצעות חישוב

גרסאות מוקדמות של מערכת ALPS מנוסים מגבלות חישוב ודימום תכופים, ניכויים נרחבים של הנדסה מחדש.מעבדים הציגו מחזורים אוטומטיים לשטיפת גב ליחידות סינון, ייעלו את קצבי הפחתת המינונים הכימיים המבוססים על נתוני כימיה בזמן אמת מים, ויישמו תחזיות תחזוקה מכוונות על ידי משוב חיישן.

אתגר Tritium

טריטיום נשאר היחיד שקשה ביותר לטפל בו.כאיזוטופ של מימן, הוא יוצר מים מחוסנים (HTO) כי הוא בלתי ניתן מבחינה כימית ממים רגילים (H2O) תהליכי טיפול במים קונבנציונליים ביותר - אוסמוזה הפוכה, החלפת ion, דילולציה - לא יכול למעשה להפריד טריטיום מן המים כי ההבדל במשקל מולקולרי הוא רק 10 ימים כימיים, בעוד שכמעט ולא יכול להיות בעל השפעה נמוכה של מים.

טריטוניום טבעי קיים בכל גופי המים בשל אינטראקציות קרניים קוסמיות, ומתקני גרעין ברחבי העולם מפרשים טריטייום באופן שגרתי תחת היתרים רגולטוריים.עבור ההקשר, מתקן השיקום של האג בצרפת משחרר כ-10,000 טרה-קוויקסל של פורטל טריטייום מדי שנה, הרבה מעל סך מלאי Fukushima מוערך ב-1,000 terabecrels.

טכנולוגיות מתפתחות להפרדה טריטיום

(המחקר להסרת טריטום פעיל ממשיך למרות אימוץ של דילול כאסטרטגיה העיקרית.FLT:0Catalytic Exchange ו distillationFLT:1, טכנולוגיות שפותחו במקור לייצור מים כבד בכורים מימן CANDU, יכולות להפריד בין טריטיום אך הן מאוד רגישות אנרגיה והגבלות כלכליות בקנה מידה הנדרש עבור קשקשים של Fukushimas dilal, כולל ספקטרום מינימלי של 4,5Fonic, אם כי הוא LT5 LT5, 000 LT5, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 ⁇ , 000 ⁇ , 000, 000, 000 ⁇ , 000, 000, 000 ⁇ , 000, 000, 000 ⁇ , 000 ⁇ , 000 ⁇ , 000 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ , 000 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ , 000 ⁇ , 000 ⁇ ⁇ ⁇ , 000 ⁇ , 000 ⁇ , 000 ⁇ , 000 ⁇ , 000 ⁇ , 000 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

(FLT:0) Pathways ביולוגיים PatheursFLT:1 באמצעות אצות או חיידקים המשלבים את איזוטופים מימן בשיעורים שונים הוצעו גם כן.אורגניזמים אלה יכולים להתרכז באופן תיאורטי טריטיום לתוך הביומסה עבור איקורציה מאוחרת יותר. בעוד עדיין בשלבים מוקדמים של מחקר פסיבי כזה יכול להציע פתרונות לטווח ארוך לניהול טריטיום באתרי גרעין ברחבי העולם.

אסטרטגיית הדילול: ביזה מדעית ומימוש

ההחלטה לשחרר מים מטופלים לאחר דילול עם מי הים מעומקת בדוגמת איכות סביבתית נרחבת והערכה סיכון.יחס הדילול בנקודת השחרור הוא בערך 1:40, להבטיח כי ריכוזי טריטיום במים המקבלים נשארים הזמנות של גודל מתחת לגבולות רגולטוריים. Oceanographic מציין כי זרמים באזור מתפזרים במהירות מים משוחררים, מצמצםים כל מעקב מתמשך מקומי.

בקרת מים ומערכות תוספת

בעוד ALPS מקבל את תשומת הלב ביותר, מערכות ניהול הקרקע היו קריטיות באותה מידה.ה-FLT:0Subdrain ו- Groundwater Bypass SystemsFLT:1 מורכב מאות בארות מי קרקע נקיים לפני שהוא מגיע למבני הכור. גישה זו הפחיתה את נפח היום של מים מזוהמים על ידי יותר מ -50%, רכישת זמן להגדלת ומקיפה את שטח האחסון התפעולי של מיכל הקפאה, אם כי הוא סביב שטח הקרח, אם כי הוא ממרחק של שטח הקיר המצופה יותר ממרחק של מעל 30 ק"מחץ הקרח"מחץ, אם כי הוא מגובהו של שטח הקיר, הוא יותר מגובהו של שטח אחסון של שטח של שטח אחסון גבוה יותר מגובהו של שטח הקיר, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000,

(ב) קיימות שיטות אורגניות ולא אורגניות, מתקן להסרת פחמן-14, אשר יכול להתקיים הן בצורות אורגניות והן בצורות אורגניות, סגסוגת ייעודית:0multi-nuclide (אנ') משתמש בחמצן כימי נוזלי-phase כדי להמיר פחמן-14 לתוך גז פחמן דו-חמצני, אשר נתפס לאחר מכן במערכת alkatourubbers.

טכנולוגיות נוספות אלה, שעובדות בקונצרט עם ALPS, אפשרו ל-TEPCO לטפל ביותר מ-1.3 מיליון טון מים תוך צמצום קצב הצטברות היומי.נתוני ציבור אחרונים של TEPCO:0 רשמים של הפורטלטים (Salcommissioning Portal) של פורטלים 1:1 מצביעים על כך ש-137 ריכוזים של מים מטופלים מתחת ל- 1 להיות מ-crel לכל ליטר, ו-900 אחוזים מתחת לשילוב משמעותי של מערכות בקרה סביבתיות, שנחשבות, אשר נועדו לשילוב משמעותי של מערכות בקרה.

מהדורה: הנדסה, מעקב ושקיפות

באוגוסט 2023, יפן השיקה את השחרור מבוקר של מים אלפס-טופים לתוך האוקיינוס השקט, תהליך מתוכנן להימשך 30-40 שנה.פעולת השחרור אינה ניקוז פשוט, אלא תהליך מתוזמר בקפידה נשלט על ידי בקרה פיקוחית ורכישת נתונים (SCADA) מערכת זרימה, ריכוזי טריטיום במספר נקודות במערכת, ונתונים באוקיינוס הנוכחי הם במעקב מתמיד אם כל פרמטרים ממטר אחד מלמטה השניות מים, אשר תוכננו מראש, ממרחק של פרמטרים של מים אוטומטיים.

לפני כל מים משוחררים, אצווה עוברת טיפול משני באגן התערובת שבו יותר מ -40 פרמטרים איכותיים מאומתים.אם כל מדגם עולה על מטרות תפעוליות, אצווה מופנית לטיפול נוסף.אימות עצמאי כולל אנשי IAEA שהוצבו לצמיתות במפעל שבודקים נתונים ולאסוף דגימות משלהם.הריכוז המשולש היעד בשלב השחרור הוא בערך 1,500 becquerels לליטר, מתחת לתקני הרגולציה של ארגון רדיו רגיל של 16 ליטר מים.

אמצעי השקיפות שאומצו לשחרור זה הם חסרי תקדים.נתוני זמן אמת פורסמו באינטרנט במספר שפות.קבוצות מדעיות בינלאומיות, כולל אלה מן ה-FLT:0IAEA סקירה מקיפה של ההרחבה 1:1, אישרו כי תוכנית השחרור עומדת בסטנדרטים בינלאומיים של בטיחות וכי השפעות קורנולוגיות על בריאות האדם והסביבה הן רשלנות.

תוכנית המעקב משתרעת היטב מעבר לאזור השחרור המיידי.תחנות דגימת מים בחוף פועלות במרחק של עד 30 ק"מ מהאתר, וסקרי דגימת משקעים נערכים במרווחים קבועים כדי לזהות כל הצטברות של רדיונוקלידים.הנתונים מתוכניות אלה נבדקים באופן עצמאי על ידי IEA והופכים זמינים לציבור, הגדרת תקן חדש לשקיפות במתקן הגרעין.

אחסון, סולידריות פסולת, ואת סיום ההרשמה

ריקות מיכלי האחסון היא תנאי מוקדם לשלב העיקרי הבא של פירוק: דלק פסולת retrieval. החווה הטנק תופסת כיום אדמה הדרושה לבניית מתקני עיבוד ותחומים ממריצים להסרת רובוטית של 880 טון של דלק מומס. ⁇ של TEPCO מציין כי יכולת האחסון תהיה מותשת סביב 2024-2025, מה שהופך את ההחלטה מעשית.

לצד טיפול במים, ניהול פרסומות מובזבזות ו resins מן ALPS מציג אתגר מקביל.חומרים אלה, עמוס כעת עם רדיונוקלידים מרוכזים, דורשים בידוד ארוך טווח. מהנדסים הם הערכה טכנולוגיות היגוי והמלטה כדי לסכן את הפסולת, אבל אין אתר קבוע של סילוק נועד כיום.

פסולת דלק חוזר, מתוכנן להתחיל ברצינות העשור הזה, יהיה להסתמך על כלים שפותחו במיוחד עבור תנאי Fukushima: ממניפולטורים ארוכים, מצלמות קרינה-קשה, ודלקת ריאות קוסמית-רימית כדי לאתר ולמפות את דלק ה-Fukushima ישירות.מפת הדרכים של פירוק מים או מעבר, וניהול מים מוצלח הוא תנאי הכרחי לכל שלב של מחזורי דלק מזוהמים, הדורשים טיפול בשלב זההמים של מערכת דלקים וספקים של דלקים, אשר דורש את מערכת דלקים, אשר יש צורך של מחזור הדם הנוכחית.

השלכות ושיעורים גלובליים למדו

חווית הטיפול בשפכים של Fukushima נושאת שיעורים עבור כל תעשיית הגרעין.המשבר קידמה בקרנות-resistant Robotics, טיפול מרחוק וכימיה של פירוק כבר מוחלים באתרי גרעין אחרים.הנוכחות המתמשכת של IEA ושל פרסום דוחות טכניים מפורטים הציבו מדדים חדשים לשקיפות בניהול פוסט-א-אצ'נטאלי.

שאלת השילוש, במיוחד, אינה ייחודית ל- Fukushima. Legacy tritium ממציאים קיימים במתקנים גרעיניים מ-Sellafield להנפורד, וכורים עתידיים של היתוך יפיקו effluents המכילה טריטיום כתוצר שגרתי של מחזורי הדלק שלהם.פתרונות ההנדסה ואסטרטגיות מעורבות ציבורית שפותחו עבור Fukushima יודיעו כיצד אתגרים אלה הם במקום אחר.

אולי השיעור החשוב ביותר הוא שהנדסה אינה פועלת בבידוד.הפתרונות הטכניים לטיפול בשפכים בפאקושימה הם בין המתקדמים ביותר אי פעם.אך ההצלחה של המאמץ הנקי כולו תלויה במידה שווה במימוש יכולת טכנית עם בטיחות סביבתית, מציאות כלכלית ואמון ציבורי. Balancing גורמים אלה - ערימות ופילטרים לצד חששות אנושיים - מבססים את האתגר האמיתי של ניהול קיצוני של תאונות גרעיניות, כולל צורך בסכסוכים בינלאומיים, כולל ניסיון תקשורת מתמשך, כולל שותפים בינלאומיים, עם ניסיון תקשורת מתמשך, כולל אקטיבי, עם ניסיון תקשורת בין הצדדים.

תעשיית הגרעין העולמית חייבת לחדור את הלקחים מפוקושימה לגבי החשיבות של מערכות ניהול הגנה חזקות מעמיקות עבור מערכות ניהול פסולת.התאונה הוכיחה כי תאונות חמורות יכולות לייצר זרמי פסולת לאתגר טכנולוגיות טיפול קיימות ומסגרות רגולטוריות. תכנון קדימה לתרחישים כאלה צריך לשקול את מחזור החיים המלא של חומרים מזוהמים, החל מצריכה ראשונית באמצעות טיפול, אחסון, ובסופו של שיתוף פעולה בינלאומי, כפי שמתואר על ידי IA מציעה אסטרטגיות סטנדרטיות לפיתוח של האתר התקני Fushi הטוב ביותר, כדי לפתח את התקני הסחר הטובים ביותר בעולם.