پسمان هسته‌ای؛ چالش‌ها و راهکارها
حسام‌الدین هندی‌نژاد • ۱۹ آذر ۱۳۸۹ • دانش • شماره ۱۳۸۹ - پاییزبیشتر از ۴۰۰ نیروگاه هسته‌ای در ۶ کشور جهان وجود دارد که ۲۱۱ عدد از آنها در اروپا قرار دارند و طبیعی است‌که این تعداد نیروگاه علاوه بر تولید انرژی هسته‌ای که مزیت عمدهٔ آنها محسوب می‌شود، باعث بروز مشکلاتی هم در چرخهٔ طبیعی محیط زیست اطراف خود می‌شوند که عمده‌ترین علت آن به «پسمان‌های هسته‌ای» برمی‌گردد. البته طبیعی است که هیچ کشوری خواستار این پسمان‌ها (به دلیل رادیو اکتیو و پرتوزا بودن) نیست، اما تولید پسمان هم بخشی از چرخه تولید انرژی هسته‌ای توسط راکتورها است. پسمان‌های هسته‌ای می‌توانند تا چندین سال به پرتوزایی خود ادامه دهند که این امر باعث آسیب جدی به حیات انسانی و جانوری و گیاهی می‌گردد. البته امروزه با پیشرفت جوامع و صنایع و نیاز مبرم دنیا به انرژی‌های نوین، کم‌هزینه و با بهره‌وری بالا، نقش پررنگ انرژی هسته‌ای غیر قابل انکار است.
پس از ذکر این مقدمه، می پردازیم به بیشترین مراکز تولید پسمان هسته‌ای که عبارتند از صنعت، راکتورها، تحقیقات، طبیعت، پزشکی، تسلیحات هسته ای و چرخهٔ سوخت هسته ای.
در تمام این هفت بخش مذکور، میزانی از سوخت تبدیل به پسمان می‌شود که آنها را بر طبق استاندارد به پنج دسته تقسیم می‌کنند.
دستهٔ اول:
پسمان‌های معاف یا خارج از شمول هستند و همان‌طور که از نام آنها بر می‌آید شامل پسمان‌هایی می‌شوند که خطرات آنها قابل اغماض است.
دستهٔ دوم:
پسمان‌های با نیمه‌عمر کوتاه، مانند لباس، کفش و موادی از این قبیل که تحت تشعشع مواد رادیو اکتیو قرار داشته‌اند.
دستهٔ سوم:
مواد با سطح فعالیت پایین (اکتیویتهٔ پایین‌تر از m3/Curie 0.1)
دستهٔ چهارم:
مواد با سطح فعالیت متوسط (اکتیویتهٔ بین m3/Curie 1000-0.1)
دستهٔ پنجم:
مواد با سطح فعالیت بالا (اکتیویتهٔ بیشتر از m3/Curie 1000)
هنگامی که بحث پسمان هسته‌ای خطرناک به میان می‌آید، بیشتر سه دستهٔ آخر مورد نظر هستند.
سوخت مصرف شدهٔ (پسمان) سالانهٔ تمام راکتورهای دنیا در یک ساختمان ۲ طبقه به مساحت یک زمین بسکتبال جا می‌گیرد که در مقایسه با زباله‌های شیمیایی میزان زیادی نیست. البته این مقدار در واقع ۱۰% از کل سوخت هسته‌ای است که به کل راکتورها داده می‌شود. پژوهشگران امروزه راهکارهای مختلفی برای خلاصی از این زباله‌ها یافته‌اند که در زیر به طور خلاصه مورد بررسی قرار می‌گیرند.
پسمان‌ها به لحاظ فیزیکی به سه دستهٔ جامد، مایع و گاز تقسیم می‌شوند که در ابتدا توضیح مختصری در مورد آمایش (Treatment) پسمان‌های گاز و مایع ارایه می‌شود و سپس به بحث آمایش پسمان‌های جامد -که از اهم برنامه‌های سازمان‌های پسمانداری در نقاط مختلف دنیاست- می‌پردازم.
برای آمایش و تثبیت پسمان‌های گازی می‌توان از روش‌های عبور دادن گاز حاوی مواد رادیو اکتیو از فیلترهای مخصوص، شستشوی گازها با محلول شستشو دهنده و نیز انجام عملیات جذب گاز با کمک جاذب ذغال فعال استفاده کرد.
در مورد پسمان‌های مایع روش‌های مختلفی وجود دارند که در اینجا فقط به نام بردن آنها اکتفا می‌کنم. این روش‌ها عبارتند از شیشه کردن، رسوب‌گیری شمیایی، تبخیر، جذب، قیر کردن، سمنتاسیون و پلیمریزه کردن.
عمده‌ترین روش آمایش پسمان‌های جامد، روش سمنتاسیون است که پسمان به شکل ساندویچ درون استوانه‌های سیمانی قرار می‌گیرد. روش دیگری که مورد استفاده قرار می‌گیرد، سوزاندن است که باعث کاهش حجم پسمان و البته پرتوزایی بیشتر آن می‌شود که جهت تثبیت خاکستر حاصل می‌توان از مواد مناسب مانند شیشه، قیر و سرامیک استفاده کرد.
چرخهٔ تولید پسمان هسته‌ای
بعد از مرحله آمایش می‌توان نسبت به دفن پسمان‌ها اقدام کرد که برای این منظور راه‌های مختلفی پیشنهاد می‌گردد.
دفن در معادن نمک متروکه: با توجه به مطالعات زمین‌شناسی مربوطه و با در نظر گرفتن نوع شکل‌بندی گنبد نمکی، می‌توان در خصوص عدم نفوذ آب به مدفن نتیجه‌گیری کرد. زیرا یکی از عوامل مهمی که فرآیند دفن کردن را با مشکل روبرو می‌کند، نشت مواد رادیو اکتیو و آلوده ساختن منابع آب زیرزمینی است. لازم به یادآوری است که پسمان‌ها می‌توانند تا ۱۰۰۰۰ سال برای محیط زیست خطرناک باشند.
دفن در اعماق زمین: که البته جنس خاک و زمین بهتر است از سنگ‌های رسی حاصل از ته‌نشینی رس تحت فشار و یا صخره‌های کریستال بسیار سخت نظیر صخره‌های گرانیتی و نیز سنگ‌های آهکی و دولومیتی (Dolomite) که در اثر فشار شکل گرفته‌اند، باشند.
روش اول برای دفن در اعماق زمین، عبارت است از حفر چاهی به عمق ۳۰۰۰ متر و سپس احداث کانال‌هایی افقی به طول ۱۰۰۰ متر که در واقع بستری برای جاسازی بشکه‌های حاوی پسمان‌های آمایش شده توسط سیمان است. در انتها بیش از نیمی از حجم چاه را از خاک و باقی‌مانده را بسته به نوع پسمان با مواد حفاظتی ویژه می‌پوشانند.
در روش دوم چاهی به عمق ۶۰۰۰ متر احداث نموده و در حدود ۲۰۰۰ متر آن را برای دفن پسمان‌های هسته‌ای که در مخازن استوانه‌ای جاسازی شده‌اند، اختصاص می‌دهند. سپس بقیه چاه به وسیلهٔ مواد حفاظتی مخصوص با توجه به نوع و میزان مواد رادیو اکتیو پوشش داده می‌شود.
ارسال به فضا توسط راکت (در حال حاضر فقط در مرحلهٔ بررسی است، زیرا همیشه خطر انفجار راکت در لحظهٔ برخاستن و به دنبال آن انفجار مخزن حاوی پسمان رادیو اکتیو و وارد شدن یک ضایعهٔ جبران‌ناپذیر همانند انفجار راکتور اتمی چرنوبیل وجود دارد.)
یکی از جدیدترین و بهترین روش‌ها که در آمریکا، انگلیس و فرانسه مورد استفاده قرار می‌گیرد، عبارت است از دفن پسمان در مخزن سنگی در عمق کمی از زمین که البته این رویه، حفاظت و مراقبت بیشتری را می‌طلبد. در کوهستان یوکا در ایالت نوادای آمریکا، تونلی به عمق ۲۰۰ متر جهت دفن پسمان در بافت سنگی احداث شده است. این مخزن توان ذخیره سازی ۷۷۰۰۰ تن پسمان را دارد.
پسمان آمایش شده توسط سیمان
در آخر اینکه مشکل پسمان‌های اتمی با وجود تمام را‌ه‌حل‌های پیشنهاد شده همچنان به قوت خود باقی است. به دلیل طولانی بودن فرآیند نابودی پسمان‌ها نمی‌توان از موفقیت‌آمیز بودن کامل این روش‌ها اطمینان چندانی حاصل کرد.
این معضل آن‌چنان تاثیر قوی بر سیاست و اقتصاد کشورهای صاحب این فن‌آوری گذاشته است که سیاست‌مداران همواره در تلاشند تا با اتخاذ راهبردهای مناسب در قبال این مسئله، منتقدان سرسخت استفاده از این انرژی را تا حد امکان راضی نگه دارند.
در واقع این زباله‌ها نیستند که مشکل سازند، بلکه اساسا” جایگزین کردن و استفاده از انرژی هسته‌ای به تدریج در آینده به مشکل بزرگ بشر تبدیل خواهد شد، زیرا تهدید‌ها و آثار زیان‌باری که استفاده از انرژی هسته‌ای در دراز مدت به دنبال خواهد داشت، در حال حاضر قابل پیش‌بینی نیست. اکنون این سوال به ذهن متبادر می‌شود که «آیا ما زمین را به همان شکلی برای آیندگان به جا می‌گذاریم که از گذشتگان‌مان به ارث برده‌ایم؟»
با توجه به تمام موارد ذکر شده، باید دید تا کی کفه‌ٔ ترازوی مزایای استفاده از انرژی هسته‌ای همچنان نسبت به معایبش سنگین‌تر خواهد ماند.
منابع :
http://www.referate10.com/referate/Technik/10/ATOMMULL-reon.php
http://www.aeoi.org.ir/Portal/Home
