הכישלון הקטסטרופלי בתחנת הכוח הגרעינית של פוקושימה (Fukushima Daiichi) במרץ 2011 שחררו שחרור חסר תקדים של חומרים רדיואקטיביים ברחבי האוויר, הקרקע והמים של צפון-מזרח יפן, יותר מעשור לאחר מכן, העבודה של פירוק המהנדסים הפגום ושיקום הסביבה הסובבת את עצמה, יכולה למזער את אחד האתגרים התעשייתיים והסביבתיים המורכבים ביותר שנעשו אי פעם.

היקף הזיהום והביקוש לחומרים

התגובה המיידית להתמוססות כללו ריסוס כמויות עצומות של מים כדי לקרר את הכורים ולבנות חומת אדמה קפואה בלתי אפשרית להסיט את מי הקרקע.הצעדים הללו, בשילוב עם פסים מטופס, ניהול יערות, וההריסה של מבנים פגומים, המיוצרים על ידי חומרי פסולת עצומים ומתמשכת - כך על פי מפת הדרכים של יפן לטווח בינוני ארוך-טווח, כמו 2023 מיליון מעוקבים של צורות קרקעיות ופסולת נותרו צורך נמוך יותר ממטרים.

ההקשר הזה מטיל קבוצה ייחודית של דרישות.החומרים חייבים לא רק להיות בר קיימא במחזור הייצור והחיים שלהם, אלא גם לבצע באופן אמין תחת קרינה קרינת הקרנה נמוכה, לחות מתמדה, ופעילות מיקרוביאלית פוטנציאלית.נוסחאות קונקרטיות לאמנה ירוקות, למשל, עלול לאבד כוח כאשר נחשפים לקרינת גמאמה או להפגין עלייה של מכשירי רדיונואידים התפתחות, ולכן יש להמשיך במקביל עם קרינה לטווח ארוך: 0 קרינת הסביבה.

מדוע קיימות בעיות בשיקום גרעיני

תיווך בר קיימא הוא יותר מאשר מטרה אידיאליסטית; זה הכרחי מעשי.עקרונות של תיווך ירוק, שאושר על ידי הסוכנות הבינלאומית לאנרגיה אטומית (IAEA) וסוכנות הגנת הסביבה של ארה"ב, לתמוך בהפחתת מעגל הסביבה של מחזור החיים של פעולות ניקוי.עבור Fukushima, זה אומר בזהירות בהתחשב בפליטת הפחמן מן הייצור החומרי, כריית של תיבולת שועלים, את עלויות התחבורה של אזורי לחץ כבד, וכולל לחץ גרעיני לטווח ארוך, וכוללת לחץ גרעיני, על ידי צמצום חומרים עמידים כבדים, על ידי פליטות לחץ דם, ולהפחית את חומרי פסולת, על ידי פליטות לחץ דם לטווח ארוך, על ידי פליטות לחץ גרעיני לטווח ארוך, על ידי פליטות לחץ דם חזק, על ידי פליטות לחץ גרעיני לטווח ארוך, על ידי פליטות לחץ דם, על ידי פליטות לחץ דם חזק, על ידי פליטות לחץ דם חזק, על ידי זיהום גזי לחץ דם לטווח ארוך, על ידי זיהום אווירי לחץ גרעיני לטווח ארוך, על ידי פליטה, על ידי פליטה, על ידי פליטה נוזלי, על ידי פליטה, על ידי פליטה, על ידי פליטה, על ידי פליטה, על ידי פליטות גזי לחץ גרעיני מוגבל, על ידי פליטות גז נוזלי לחץ גרעיני מוגבל

חשוב לציין, רבים מהחומרים המוצעים ידידותיים לסביבה מציעים יציבות כימית גבוהה יותר ונחיתות נמוכה יותר בהשוואה חלופות קונבנציונליות, שיפור ישיר של בידוד של רדיונוקלידים.לדוגמה, גיאו-מפוזרים ומלטים מקודמים מגובשים אלקלי הוכחו לערעור של בדיקות גיאו-סוליום ו-Truntium הרבה יותר ביעילות מאשר בפורטלנד רגילה, ובכך להפחית את הסיכון של זיהום מים אטומיים.

חומרים חדשניים לסביבה-ידידותית לשיקום האתר

חוקרים וקונסורטיה תעשייתית ביפן ובעולם בוחנים מגוון רחב של חומרים, ממלטות פחמן נמוך המשלבים חומרים לוואי תעשייתיים כדי לחדש לחלוטין את הביו-קומוקוויטים.הסעיפים הבאים מפורטים את הקטגוריות המבטיחות ביותר כיום תחת פיתוח או בדיקות טייס.

ג'ומג'ומג'ומג'וולד צ'רקס ואלקאלי - מתפקדת

(ג'ווידמרי) מופקים על ידי הפעלת חומרים עשירים אלומיניום - כגון זבובים, נזלת נזלת, או metakaolin - עם פתרונות אלקליין, בניגוד לפורטלנד, הייצור שלהם אינו דורש חסימת מים עתירי גבוה של מגזים חד-חמצני, וכתוצאה מכך ירידה של 70-80% ב COFLT:2Falure, לעומת פליטות חשמליות גבוהות יותר, 3.

זיכוכים אחרונים התמקדו בקידוד הכימיה של המתפקדים כדי למזער את הכדאיות ולשפר את העבודה לטיפול מרחוק. דחפוסאם מבוסס פועלנים, למשל, להראות פחות סדקים בהייבוש מאשר מקבילים המבוססים על נתרן, יתרון חשוב עבור לשפוך גדול כרכים באתר אחסון זמני Fukushima.לשלב slag עם זבוב יחס 60:40 המיוצר עם מ"מ נמוך יותר מ"מ דחוס עכשיו.

ביו-מבוססים Composites ו-Green Grouts

(ב) סיבים טבעיים בעלי ערך מוסף, ג'ט, ו- kenaf, בשילוב עם מנגנוני ביו-רסיום או מקווי הסליום, נחקרים עבור יישומים שאינם נושאי-עומס כולל הזדווגים, כיסויים זמניים, וצורה שיכולה לגרוע בבטחה לאחר השימוש ב-Fukushima, יש עניין חזק בשימוש בפולינופי-בסיסים שמקורם בדלקים מקרקע נמוכה לפירוק פחמן-Fic-Fal-Fal-to-to-to-to-to-Fal-Fal-Fal-Fal-Fal-Fal-Fal-Fal-Fal-Fal-Fal-Fal-Fal-Fal-Fal-Fal-Fal-Fal-Falvenate, כדי למנוע בהדרגה.

ניסויים בשטח על מדרון מזוהם קטן ליד אתר Fukushima Daiichi השתמש תערובת ריסוס של סיביםkenaf ו a צמחי מבוסס כבל כדי ליצור קרום מגן.במשך שנתיים, הקרום הפחית את שחיקה על ידי 85% בהשוואה לאדמה חשופה, סקרי gamma לא הראו עלייה ניכרת בגירת רדיוסיום.ה בסופו של דבר decomed, אבל על ידי זמן טבעי צמחייה הוקמה מחדש של פונקציה נמוכה, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, הגנה אוטומטית של הגנה על ידי פתרון קבוע נמוך.

Recycleed Aggregates and Circular Materialss

השמדה של מבנים פגומים ופסילת של טופס שמן מזוהמים מייצרת כמויות עצומות של חומר, לאחר פירוק, ניתן להשתמש בו מחדש כמדצר בטון ממוחזר או ממלא.רשות ההשמצה הגרעינית בממלכה המאוחדת, בשיתוף עם שותפים יפנים, ניסיון השימוש בשומן רדיואקטיבי נמוך, תוך כדי עלייה משמעותית של אחסון פחמן דו-חמצני, תוך כדי שילוב של משטחים חדשים, פעילות מיושמת מתחת לרמות ברורות של מחזור חיים, אשר משמש באופן משמעותי, תוך כדי שפכים אחורית של פסולת אחורית, תוך כדי שיפור פסולת אחורית, תוך כדי שיפור בסיסי, תוך כדי שיפור משמעותי, תוך כדי שיפור משמעותי, תוך כדי צמצום מוגבל של פסולת רדיואקטיבית של פסולת אחורית של פסולת אחורית של פסולת מהירה יותר, תוך כדי שיפור בסיסי יותר, תוך כדי שיפור בסיסי, תוך כדי שיפור משמעותי, תוך כדי שיפור משמעותי, תוך כדי שיפור משמעותי של מחזורי של מחזורי של מחזורי משקל קצר של פסולת רדיואקטיבית של פסולת אחורית של פסולת אחורית של פסולת רדיואקטיבית של פסולת מהירה של מחזורית, תוך כדי צמצום מוגבל של פסולת רדיואקטיבית של פסולת רדיואקטיבית של פסולת אחורית של פסולת, תוך כדי צמצום מוגבל של פסולת, תוך כדי צמצום מוגבל של פסולת מהירה של פסולת אחורית של פסולת אחורית של פסולת אחורית של פסולת אחורית של

פרויקט טייס בולט עיבוד של 500 טון של בטון מזוהם מבניין עזר לתוך מצטבר עבור כביש גישה אתר חדש.ה בטון היה מחץ ולאחר מכן שטף עם מערכת מים בלחץ גבוה אשר הסיר מעל 95% של זיהום פני השטח.הצוג וכתוצאה מכך - מוסמך שיש לו רדיואקטיביות שאריות מתחת לרמת ההנקה היפנית של 10 Bq / g - שימש בסעיף 500 מטר על הכביש המתגבש, אשר יכול להוכיח את בטיחות הפנים כי ניתן לענות על בטיחות נאותה על ידי טיפול חוזר, כי ניתן לראות את רמת בטיחות נאותה של 10 Bcate.

חומרי גלם וחוכמה

מבנים שנחשפו לרדיואקטיביות לא ניתן לגשת בקלות לתיקון חומרים ה-עצמיים כי באופן אוטומטי סוגרים מיקרו-קליקים להאריך את חיי השירות ושימור מכילים. Beyond באסטרטגיות ריפוי המבוססות על ביולוגית, החוקרים משלבים מיקרו-capsules מלאים ב-Sodium silicate, epoxy Resin, או חיידקי ייצור מינרלים. כי כמה סוכני ריפוי עשויים לדה תחת קרינה, Fukushima דורש סביבה ממוקדת במיוחד.

בשיתוף פעולה בין המכון הלאומי למדע וטכנולוגיה תעשייתיים מתקדמים (AIST) ו-TEPCO, ציפוי מבוסס פוספט הוחל על לוח מבחן 100 מ"ר של ארון אחסון פסולת לאחר שלוש שנים של חשיפה לקרינת גמאומה (~0.1 mGy /h) ותנאים רטובים מחזוריים של מחזוריים, הציפוי הראה כי לא מחיקה עצמית ו- 200m מלאכותי בתוך שבועיים של תפקודים זה יכול להיות מחוספסים של גירוי חיצוני.

ננו-חומרים עבור אי-יציבות

ננומטרי אפס-valent ברזל, חלקיקים מגנטיים, ותרכובות מבוססות גרף-חמצני הוכיחו יכולת יוצאת דופן למודעות אוב cesium, סטרואנטיום, ואפילו פלוטוניום מפתרונות קפואים.בבקשת השבו כוללת הזרקת חלקיקים אלה לתוך אדמה מזוהמת או אקוויפרים, שם הם מדביקים קרינת רדיונוקליים ויכולים לאחר מכן להיות התאוששו באופן מגנטי או בלתי-מרוסן אלה יכולים להיות תרופות נוגדות יותר.

חידושים אחרונים כוללים nanofibers bio-derived מוטבע עם קבוצות amidoxime כי ללכוד מינים רדיואקטיביים של ביוד מים קרקעיים. nanofibers אלה מיוצרים מפסולת cellulose מן תעשיית היער, המציע מקור בר קיימא. מבחנים שדה בחילופי ניקוז קטן בתוך אזור Fukushima שהושגו effencies של 99.7% מעל שלושה חודשים, עם סיבים קלים שנאספו על ידי ירידה של מחסנים מופחתת.

ביצועים תחת קרינה והחרח תנאים סביבתיים

כל חומר פרוס ב Fukushima חייב לסבול גמאמה נמוכה מתמשכת וקרינת בטא, מדי פעם אזורים גבוהים יותר, וסביבות כימיות אגרסיביות כולל תרסיס מלח מן האוקיינוס השקט, חומצי, מחזורי קפואה.מחקר מראה כי גלמה Irradiation יכול להפחתת פולימרים רדיואקטיביים רגילים, להפחית את העוצמה באמצעות מים רדיואקטיביים מפוצלים, להאיץ את אלומיניום של פחמן לטווח ארוך יותר מאשר חומצה חשמלית לטווח ארוך של 50 שנים.

התנגדות ללחות היא עוד נכס קריטי.חומרים ידידותיים לסביבה חייבים לשמור על מכשירי רדיו-מקלידים התחייבו למנוע הגירה לסביבה.פרוטוקולים של בדיקות כגון הליך ה- ANSI/ANS-16.1 לנג משמש כדי למדוד את האפקטיביות של שלב ההיתוך של cesium ו-Truntium.

בדיקות נוספות תחת קרינה משולבת ורכיבה תרמית נערכו באמצעות תא בנוי מותאם אישית במרכז בטיחות הסביבה Fukushima.דגימות של גיאופוימר ו-Prus מלט נחשפו למחזורים חוזרים של 30 מעלות צלזיוס עם 95% לחות יחסית, אז −5 ° C, בעוד ש- irradid עד מנה כוללת של 10 kGy מעל 60 ימים.דגימות גיאומטריות שאבדומטריות רק 5%, בעוד דגימות כוח רגיל בפורטלנד הראה ירידה של 18 אחוזים של תפקודים מגנטיים.

אתגרים ומגבלות עולם אמיתיות

למרות תוצאות מעבדה מבטיחות, העברת חומרים ידידותיים לסביבה מסקאלה לפריסה מלאה ב Fukushima מציגה אזורים משמעותיים בשרשרת האספקה עבור מבשרים תעשייתיים של פסולת תעשייתית כגון זבוב אפר ו- slag לא תמיד עקבי באיכות, וזמינות של יפן של חומרים אלה יש להחליש גם מאז סגירת תחנות כוח תרמיות רבות.

יכולת תחת אי-ההסברה בו-זמנית, מתח תרמי וכימיה של מי קרקע משתנה נותרה גבול מחקר פעיל.לדוגמה, זעזועים המבוססים על הביולוגי עשויים לפלס מהר יותר כאשר נחשפים לקרינת יון, שחרור חומרים מזינים שיכולים לעורר צמיחה מיקרוביאלית ועלולים לגייס רדיונוקליסטים באמצעות chelation. Balancing biodegradability עם יציבות לטווח ארוך הוא אתגר עיצוב עדין.

תפיסה ציבורית של חומרים ממוחזרים מציגה מכשול נוסף.גם כאשר רמות הקרינה הן גם מתחת לסף הנקה, המונח "רדיואקטיבי" יכול ליצור התנגדות חזקה בקרב אוכלוסיות מקומיות וגופים רגולטוריים.TEPCO והממשלה מיושמת תוכנית דיוג קפדני והסמכת עבור כל חומרי תוכן ממוחזרים המשמשים באתר, כולל אימות צד שלישי עצמאי של ריכוזי רדיונוקל.

פרויקטים של טייסים ובדיקות באתר Fukushima

המעבר ממחקר לפרקטיקה כבר מתקדם.מרכז הבטיחות הסביבתי של Fukushima ערך ניסויים שדה באמצעות איסוף בטון ממוחזר עבור כבישים גישה זמני בתוך מתקן אחסון ביניים, צמצום הביקוש מחצבות. בשיתוף פעולה בין המכון הלאומי לחומרים וקבלנים מקומיים, ירידה במשקל פחמן-פחמן של ירי גזוימר הוחל על מדרון ניסוי סמוך לאתר כדי להעריך עמידות לשחיקה ושימור במהלך דגימות כבדות, שלא הראו עלייה של 2,137 שנים.

פרויקט הקולואיד של JAEA בחן זריקות ננו-ברזל בסלע מזוהם קטן, צמצום ריכוז cesium של עד 90% ללא להפריע לבית הגידול הצפוי. כזה ב- situ תרופות, אשר נמנעים מחפירה אנרגטית והובלת אדמה, מגלם את עקרונות של תיווך אקולוגי.ה.ההנתונים שנאספו מטייסים אלה יודיעו עדכונים ל- Decommission Road,map שלהבטיח חלק בלתי-חומרי של אסטרטגיה אקולוגית ארוכה של חומרנית.

טייס עדכני יותר כולל סעיף 20 מטר של מסדרון תחבורה סלל עם בטון מבוסס גיאוגרפיpolymer המשלב זכוכית ממוחזר מבניינים decontaminated.הסוללה הוטלה במקום באמצעות מערבב מרחוק מופעל ומסיק, המוכיח כי חומרים מתקדמים ניתן לטפל עם חשיפה מינימלית של עובד.לאחר שנה של תעבורה כבדה מחזורי קפוא עונתי, סולל מראה כי אין משטח דומה חיכוך משותף עם מסדרון אחד.

שילוב של אקו-מטורי לתוך מפת הדרכים של Decommissioning

תוכנית ההשמצה הרשמית של יפן לתחנת הכוח הגרעינית של Fukushima Daiichi, מתוקנת מדי שנה, כבר קוראת להפחית את ההשפעה הסביבתית של טיפול פסולת ומיקסום מחזור.התיקון האחרון של מפת הדרכים מדגיש "פיתוח טכנולוגיות טיפול חדשות עם עול סביבתי נמוך יותר "כדי להאיץ את האימוץ ממוחזר, הממשלה מממנת קונסורציום כולל TEPCO, מוסדות אקדמיים ובניה עם חברות אחסון עם קיבולת נמוכה של פחות מגובה של 2028 קרנות אחסון.

סטנדרט הוא צעד קריטי הבא.מכון האדריכלי של יפן הוא גיוס הנחיות לתכנון ולבנייה של " בטון גרעיני ירוק", המכסה את עיצוב תערובת, בקרת איכות ובדיקת אי-הפעולה הבינלאומית באמצעות קבוצת המומחים של הסוכנות לאנרגיה גרעינית ב-OECD על חבילות פסולת היא המאפשרת שיתוף נתונים על חומרים מטבוליים חלופיים, המאפשר קבלת רגולציה מהירה יותר.

מפת הדרכים כוללת גם קו תקציב ייעודי להערכת מחזור חיים של אפשרויות חומריות. החל בשנת 2025, כל פרויקטי הבנייה והאריזות החדשים באתר Fukushima חייבים להגיש ניתוח טביעת רגל מפורטת של פחמן ותוכנית צמצום פסולת.הדוח הרגולטורי הזה כבר מסיט החלטות רכש הרחק מפורטלנד מלט קונבנציונלי לעבר חלופות נמוכות פחמן.

ממדים כלכליים וחברתיים

מעבר למדדים סביבתיים, השימוש בחומרים ידידותיים לסביבה יכול לתמוך בשיקום של קהילות מקומיות.חלק מהחזרים והסיבים המבוססים על הביולוגית בפיתוח יכול להיות מקורם ממוצרים חקלאיים ב- Fukushima מספק גישה משולבת של חומרים ממוחזרים, אך יצירת "חומרים ממוחזרים" מקומיים.לדוגמה, kenafa- צמח צומח במהירות - ניתן לטפח על שדות deconto-rectional, ולאחר מכן כדי למנוע גישה זמנית של פסולת, תוך שימוש בחומרים, תוך שימוש חוזר של אנרגיה, אך ורקדנציה, תוך כדי שימוש בחומרים לא משתנה.

ההפחתה ארוכת הטווח של תחזוקה ועלויות חילוף חומרים עמידים יותר יכולה לשחרר את הכספים לאתגרים אחרים, כגון הסרת דלק פסולת. ניתוחים עלות-תועלת מצביעים על כך שגם אם המחיר העליון של אלמנטים טרום-טקים גיאו-פומר גבוה 20% מה קונקרטי המסורתי, את החיים המורחבת ותדירות בדיקה נמוכה יותר מניב חיסכון נטו לאחר 15-20 שנים.

דוגמה קונקרטית: עבור הקמרונות המתוכננים לעיל לאחסון קרקע עבור פסולת ברמה נמוכה, באמצעות ציפוי פוספט במקום ציפוי פולימר קונבנציונלי הפחית מחזורי תחזוקה הצפויים מכל חמש שנים עד כל 20 שנה. במהלך תקופת התפעול של 60 שנים, זה מקטין את עלות מחזור החיים הכוללת של 40% ומצמצם את הפסולת הרדיואקטיבית מפעולת החלמה.

כיוונים עתידיים למחקר

הגבול הבא הוא התפתחות של חומרים "חילוניים" באמת המיועדים למחזורי חיים מרובים.דמיין קיר המכילה שבסופו של חיי השירות שלו, ניתן לרסק ולחדש כמבשר חדש של גיאופודמר חדש, מלכודות contaminants בלולאה סגורה. חוקרים באוניברסיטת Kyushu חוקרים מכופרים חוזרים כאלה.

אינטליגנציה מלאכותית ולמידה של מכונה רתמו לחזות את ההתנהגות ארוכת הטווח של חומרים חדשים תחת תנאים קרינתיים-תרמיים-יבשים-בינוניים.תתאומים דיגיטליים של מתקני אחסון מאפשרים למהנדסים לדמות עשרות שנים של הזדקנות בימים, זיהוי יצירות חומריות אופטימליות.

אזור מתפתח נוסף הוא השימוש בחומרים "אגנוסטיים" המשלבים חיישנים משובצים או צבעים מגיבים כדי לציין קרינה או התפתחות סדק ללא כוח חיצוני.לדוגמה, ג'ווקר מוצמד בצבע פלורסנט שקווינצ'ים תחת קרינת gamma או קרייגמנט נבדק כמו דומטר פסיבי עבור חבילות פסולת.

שיתוף הפעולה הבינלאומי נשאר חיוני.הפרויקט של הנציבות האירופית "E-CoRehab" הביא צוותים מיפן, צרפת ובריטניה להחליף נתונים על עמידות ביו-פוחיות וגיאו-פומרימר.מסד הנתונים הפתוח המוביל מאיץ את תהליך ההסמכה. עם מתקנים גרעיניים רבים ברחבי העולם המתקרבים לפירוק, השיעורים שנלמדו ב-Fukushima יניבו דור חדש של סטנדרטים של קירור ירוק.

ככל שהשיקום של פוקושימה ממשיך, השילוב של חומרים ידידותיים לסביבה ישתנה מניסוי נישה לצורך מרכזי.שילוב עקרונות הכלכלה המעגלית, ביצועים מתקדמים, ומחויבות לצמצום טביעת הרגל הסביבתית של הניקיון עצמו תואמת את המשימה המקורית של ההתאוששות: להשיב את הקרקע לדורות הבאים.