Fukushima'da Radyoaktif Aerosolları Konmek ve Tedavi Etmek İçin Mühendislik Yaklaşımları
Mart 2011 kaza Fukushima Daiichi Nükleer Santrali, atmosfere, toprağa ve okyanusa karmaşık bir radyoaktif malzemenin karmaşık bir karışımını yayınladı.Bu kirleticiler arasında, radyoaktif aerosoller –mikroskopik hava ilerleyiciler, cesium-134, strontium-90'ı serbest bıraktı ve diğer fission ürünleri - insan sağlığı ve çevresel güvenliği için acil ve uzun vadeli bir tehdit yarattı.
Fukushima'daki Radyoaktif Aerosolların Doğası
Radyoaktif aerosoller, radyonukli su içeren bir gazda askıya alındı. Fukushima erimiş, 1, 3 ve 4 ruptured reaktör binaları, ejecting yakıt parçaları, buharlı fission ürünleri ve daha uzun süre boyunca havadan çıkan yapısal malzemeler, mevcut atmosferik partiküllere konan uçucu elementler, birkaç mikrometreden oluşan bir spektrum oluşturmak için - birkaç mikrometreye kadar - birkaç mikrometreye kadar.
Fukushima'nın aerosol problemini özellikle zorlayan şey, kuzeydeki su arıtma alanından etkilenen ve patlamadan kaynaklanan tıkanıklık ve patlamalar, 30 yıllık yarı ömrüne katkıda bulunan, yoğun olarak kirli olan “kanıtlık”, devam eden ve kesintiye uğrayan buharlı sulardan kaynaklanan buharlı su geçirmezler ve reaktör gemileri, beton ve betonsuz bir şekilde, 30 yıllık bir tedaviye ihtiyaç duyan tertemiz bir beton ve betonun yok edilmesi gibi faaliyetlerin ortadan kaldırılmasıdır.
Parçacık Boyut Dağıtımları ve Sağlık Etkileri
Nükleer aerosollerin aerodinamik çapı hem atmosferik ulaşımı hem de insan solunum sistemindeki bozulmalarını dikteler. 1 μm altındaki Parçacıklar -solar için askıya alındı ve akciğerlerin alveolar bölgesine ulaşırlar, tam olarak biyolojik yarı-canlılıkları aştılar. Japonya Atom Enerji Ajansı tarafından yapılan ölçümler, hava yoluyla yapılan bazı hava kaynaklı cezminlerin önemli bir kısmını özelliklere sahip olduğu gibi, 0.1-1 μm aralığındaki partiküllerle ilişkilendirildi.
Fiziksel Containment bariyerleri tasarlayın
İlk savunma hattı, aerosol kaynağına yayılmayı durdurmaktı. En kondüktör binalarda, büyük ölçekli muhafazalar hava yoluyla parçacıkları tuzağa çıkarmak ve rüzgar veya termal updrafts tarafından dağıtılmalarını engellemek için inşa edildi. Bu yapılar basit hava geçirmez kabuklar ile genişledi.
Reaktör Binası Kapaklar ve Hazırlanmış İş Bölgeleri
Tüm çatı ve üst duvarları bir hidrojen patlamasında kaybetmiş olan birim 1, 2011 yılında Tokyo Elektrik Gücü Şirketi (TEPCO), büyük bir polyester-fabric kapakları reaktör binasını tamamen havaisyona sahip, ancak dramatik olarak daha fazla emisyon açmadan önce betonarme işlemine karşı koruma sağlamak için kullanılan yüksek basınçlı hava kirliliğinden daha düşük bir şekilde azaltıldı.
Ground-Level Spray Suppressants ve Dust Control
Bina kapakları ile bile, yerleşik radyoaktif partiküllerin zemin seviyesi, özellikle araç hareketi sırasında, malzeme kullanımı ve yağmur mevsiminin tükenmesine neden olan temel yüzeylere sahip oldu.Bu, yüksek basınçlı betonlama alanları kullanarak, yüksek basınçlı betonlama alanları kullanarak sürekli olarak etkilenen bir miktar sıvı yağdıran bir miktar sıvı yağdırma ihtiyacı vardı.
Gelişmiş Filtrasyon Stratejileri
Tek başına aerosol tehlikesi ortadan kaldıramaz, özellikle de iç muhafazalar içinde çalışırken, yeni parçacıklar üretir veya eski filtreler yüklenebilir. Hava filtrasyon sistemleri aktif aerosol kontrolün temelini oluşturur ve Fukushima'da, tüm binalara hizmet eden geniş merkeziize edilmiş havalandırma tesislerine kadar ölçekler üzerinde dağıtılırlar.
HEPA Filtrasyon ve Öteki
Yüksek verimli katılımcı hava (HEPA) filtreler, en az 99.97 tane tane mikrometrenin çapında yer alan, konvansiyonel nükleer tesislerde görülmediği gibi, yüksek nem altında, geçici su geçirmez depolama tesisleri içinde ve yüksek çözünürlükte bulunan paslanmaz çelik kaplamalar için ilk tercih edildi.
Standart HEPA sınırlamaları, yüksek sıcaklıklara ve radyasyon alanlarına dayanabilecek bazı kritik yollarda ultra düşük frekanslı hava (ULPA) filtrelerini test etti ve bunları fibros medyadaki baskıdan vazgeçmeden elde edilen metal ve seramik fiber filtrelerin geliştirilmesine yol açtılar.
Mobile and Localized Air Temizlik Sistemleri
Fukushima decommissioning'in karakteristik özelliği, esnek, hızlı bir şekilde dağıtılabilir filtrasyona ihtiyaçtır. 2013'te TEPCO ve partner örgütleri, esnek zeminler ile bağlantılı olan büyük mobil filtrasyon ve havalandırma sistemleri ile çalışmaya başladı, depolar aracılığıyla harcanan yakıt havuz alanları ve reaktör erişim portları.Bu sistemler birden çok filtrasyon aşamalarına benziyor, fanlar, radyasyon monitörleri ve iodine-karoitler sürekli olarak daha yüksek çözünürlükte bulunan bir dizileri güçlendiriyor.
Filtre Testi ve Kalite Güvencesi
Aşırı hizmet koşulları göz önüne alındığında, yüksek verimli birimler için lazer sayacı kullanılarak, birkaç yıl öncesine kadar en kritik bankaların sürekli olarak uygulanması gerekir. Ek olarak, her filtre aşaması uyarı operatörlerinin aşırı yükleme veya ULPA filtrelerini kullanarak, lazer parçacığının kullanılması için kullanılan bir dekontaminasyon faktörü, herhangi bir zamanda otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak test edilen veya yükleme işlemine ihtiyaç duyan filtre performansın bozulmasına ihtiyaç duyan iki filtreye ulaştı.
Fiziksel ve Kimyasal Aerosol Tedavisi Yöntemleri
Filtrasyon partikülleri yakalar, ancak tedavi yaklaşımları, aerosolin fiziksel veya kimyasal durumunu kalıcı olarak tehlikelerini toplamak veya nötrize etmek için daha kolay hale getirmeyi amaçlamaktadır.
Aerosol Scavening with Water Sprays and Fogging
Su sprey sistemleri, binalardaki ilk sayacın arasındaydı. Hemen hemen, yangın kamyonları ve helikopterler, soğutmalı yakıtlara reaktör binaları üzerinde çarpık sular, özellikle de çöp parçalarına yapılan süspansiyon veya etkiden dolayı düşüşe neden oluyor.
Kimyasal Binding ve Stabilizasyon
Soğutma sistemleri özellikle beton, beton ve reaktör binalarında borular üzerinde yoğunlaşmış, beton ve vakumlama gibi fiziksel kaldırma yöntemleri etkili veya çok riskli olabilir.Tampiyonel yüzeylerde, yeniden çizilen veya spreyli betonlar altında, ince film, sert bir atık haline gelir ve sonra da bu kaplamalar genellikle betonu kapatarak, yüksek çözünürlükte bulunan bir yüksek çözünürlükte bulunur.
Robotik ve Uzak Operasyonları Aerosol Nesil
Her insan girişi, kirli bir bölgeye aynı hava yoluyla risk kazandıran koruyucu takımlara, hava monitörlerine ve sonraki dekontaminasyona giriş, bu da aerosoller üretebiliyor. Robotlar, 2011 yılından bu yana küçük tozları toplayabilecek şekilde, hafif yıkımlar ve hatta hava yoluyla sistemleri kullanarak, küçük tozları kesmek için kullanılan bir tekniktir.
Sinirli radyasyonun toparlanmış elektronik ve kablosuz iletişim sistemlerinin gelişimi, yarı-yalı robotların dakikalar içinde insanlara ölümcül olması için izin vereceklerini ve bakımların uzaktan gerçekleşmesine izin vererek, bu makinelerin yalnızca işçi maruz kalmalarını azaltmasına ve aynı zamanda bu teknolojiler için önemli bir test yatağını tutmasını sağladı. Örneğin, Mitsubishi-2 robotları tarafından geliştirilen, düşük su depolarını kullanarak gelişmiş olan boru hatlarının en iyi şekilde kullanılmasını sağlayan daha iyi jet sanayilerinin kullanımını vurgular.
İzleme ve Havayla Radyoaktivite Şaşırtıcı
Etkili aerosol kontrolü, havada tam olarak ne olduğunu ve gerçek zamanlı sürekli hava monitörlerinin geniş bir ağının (CAMs) Fukushima sitesinde kuruldu. Bu cihazlar yüksek riskli görevler sırasında hava teknisyenleri tarafından yapılırken, sürekli olarak radyasyonun yayılmasına yönelik merkezi bir çevresel izleme sistemi ile beslenirler.
Tesis Dışı, bitkideki onlarca yerinde hava örnekleyicileri test etmek için atmosfere dayalı bir izleme verileri, orijinal kazadan bu yana ve Japonya Atom Enerji Ajansı, mühendislik kontrollerinin etkinliğini denetlemek için çok sayıdaki yüksek hacimli hava örneklerini işletmiştir.The PHT:0)OECD Nükleer Enerji Ajansı (NEA)[D)[D)[değiştirme süresine ek olarak, gerçek zamanlı olarak yapılan bu koruma önlemlerinin uygulanmasına olanak tanır.
Innovations and Future
Fukushima'daki aerosol meydan okuması çözüldükten çok uzak; yakıt yok edici aşamasına geçiş yapmak – en radyolojik olarak tehlikeli operasyon – yeni ve son derece radyoaktif toz üretme potansiyeli çok büyük.
Nanofiber ve Reaktif Filtre Medya
Konvansiyonel cam-fiber HEPA filtreleri, verimlilik ve hava akışı direnişi arasında bir ticarete yol açıyor, bu da yüksek çözünürlükte kullanımlarını kısıtlıyor.Temple radyoaktif parçacıkları oldukça düşük basınçla yakalamak için araştırmacılar.Bu malzemeler, daha az enerji tüketimi ve daha uzun hizmetle kendini daha az enerji tüketimi ile eşit veya daha iyi bir şekilde verimli bir şekilde genişletilebilir.
Lazer-Indüklenen Breakdown Spectroskopi Gerçek Zamanlı Parçacık Tanımlama
Her aerosolin tespit edilebilir ve gerçek zamanlı olarak tanımlanabileceği bir gelecek yaklaşmaktadır. Lazer kaynaklı arıza spektroskopu (LIBS) sistemleri, şu anda alan kullanımı için uyarlanabilir, araştırma aşamasındaki gibi bireysel partiküllerin elemental kompozisyonunu analiz edebilir.Birerodinamik odak nozul ile çiftleştiğinde, böyle bir sistem, daha önce elde edilen bir optik diski “yapıcı parçaları” olarak sınıflandırabilir.
Ağojenik Aerosol Trapping
Şık ama zorlu bir konsept, hava yoluyla alınan partiküllerin onları donatarak yakaladığı ve sonra karışımları buz bloklarına dondurdu. Buz encapları radyoaktivitesini ve özellikle de yakıt kesme sırasında büyük kriyojenik yüzeylerin kontrol edilmesi için enerji maliyeti ve karmaşıklığının bu yaklaşımı olduğunu gösteriyor.
Debris Retrieval için Entegre Kondisyon ve Tedavi Hücreleri
Uzun vadeli yol haritası, reaktör baskı gemilerinin alt kısmından kaynaklanan molten yakıt tozunun kaldırılması için çağrılar yapar ve taşıyıcılar tasarlar. Mühendisler, kesme ve kapama işlemleri sırasında üretilen büyük, tamamen denizden yapılmış retrieval hücreleri tasarlar. Bu muhafazalar, sadece bir izleme ve örnekleme ile çevrilir.
Global Nükleer Endüstri için Dersler
Fukushima'nın radyoaktif aerosollere olan mühendislik cevabı, aynı zamanda, yüksek çözünürlükte bulunan ve yüksek çözünürlükte bulunan bu tür yüksek çözünürlükte bulunan ve yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan ve yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan ve yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan ve bu tür bir veri reaktörleri içeren bir sistemle bir araya getirmektedir.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Fukushima Daiichi'deki radyoaktif aerosollerin kapsamı ve tedavisi, işçiler ve çevredeki nüfusun en karmaşık çevresel mühendislik zorluklarından biri olarak duruyor. Fiziksel engeller, gelişmiş filtrasyon, kimyasal stabilizasyon, robotik operasyonlar ve sürekli izleme, mühendisler, hızlı bir şekilde tekrarlanan bir çok katmanlı radyolojik risk oluşturuyorlar. Ancak hikaye Dünyadaki en sert radyasyon prosesleri ile ilgili olarak, aerosol kontrolün talepleri yoğunlaşacak.