کشف دانشمند ایرانی ذخیره سازی زباله های هسته ای را ایمن می کند 

یک دانشمند ایرانی تبار موفق شد ماده جدیدی برای ظروف ذخیره سازی زباله های خطرناک هسته ای ابداع کند.

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری فصل24 به نقل از اینترستینگ اینجینیرینگ، «مهرناز میخچیان» دانشجوی دکتری دانشگاه ساسکاچوان (USask) در کانادا، نوعی کامپوزیت ابتکاری شیشه و سرامیک ساخته است که می تواند نوید بخش ذخیره سازی ایمن و طولانی مدت زباله های هسته ای باشد. 

این کامپوزیت جدید مقاوم در برابر خوردگی، می تواند مخازن ذخیره سازی بزرگتری نسبت به مخازن استاندارد صنعتی موجود بسازد. اگر نتایج آنها معتبر باشد، می تواند صنعت هسته ای را به ویژه در مورد چگونگی دفع ایمن زباله های هسته ای غیرقابل استفاده مجدد متحول کند.

میخچیان می گوید: به عبارت ساده، می خواهیم بهترین نامزد برای مهار زباله های هسته ای را پیدا کنیم.

انرژی هسته ای می تواند بهترین جایگزین پاک برای سوخت های فسیلی باشد. اما دو چالش اصلی مانع از پذیرش گسترده این انرژی شده است: جلوگیری از لیچینگ به محیط و دفع ایمن حجم زیادی از زباله.

ذخیره سازی زباله های هسته ای تابع مقررات سختگیرانه و استاندارد های ایمنی برای تضمین حفاظت از سلامت انسان و محیط زیست است. انتخاب یک مخزن ذخیره به عوامل مختلفی از جمله نوع و سطح مواد رادیواکتیو و در نظر گرفتن ایمنی و امنیت طولانی مدت بستگی دارد.

مثلا زباله های هسته ای سطح بالا (HLW)، پرتوزاترین و خطرناک ترین شکل زباله های هسته ای و حاوی سوخت هسته ای مصرف شده از راکتور ها هستند. زباله های HLW معمولا در ظروف مخصوص ساخته شده از قوطی های فلزی یا بشکه های بتنی ذخیره می شوند.

زباله های سطح متوسط (ILW) شامل مواد رادیواکتیو از منابع مختلف، از جمله اجزای راکتور، تجهیزات آلوده و برخی زباله های پزشکی و صنعتی است. زباله های ILW به روشی مشابه HLW، اغلب در ظروف بتنی خیلی مستحکم یا بشکه های فلزی ذخیره می شوند. 

زباله های سطح پایین (LLW) شامل مواد رادیواکتیو کمتر، مانند لباس های حفاظتی، ابزار و تجهیزات آلوده از تاسیسات هسته ای و همچنین مواد تاسیسات پزشکی و آزمایشگاه های تحقیقاتی است. زباله های LLW معمولا در محل دفن زباله های مهندسی شده یا مکان های دفن کم عمق ذخیره می شوند.

امروزه کشور های متعددی در حال بررسی یا ساخت مخازن زمینی عمیق به عنوان راه حلی دایمی برای دفع زباله های هسته ای سطح بالا هستند. این روش شامل دفن زباله در اعماق زیرزمین در سازند های زمین شناسی پایدار برای جدا نگه داشتن آن از محیط است. اما، یافته های جدید پژوهشگر ایرانی می تواند کمک کننده باشد.

میخچیان و پروفسور «اندرو گروس ونور» «Andrew Grosvenor»، مطالعه ای را بر روی یک ماده کامپوزیت شیشه – سرامیک جدید انجام داده و به پیشرفت چشمگیری در زمینه مقاومت در برابر خوردگی و ظرفیت مواد کامپوزیتی دست یافته اند.

پیش از این مشخص نبود در طول زمان به دلیل خوردگی چه اتفاقی برای ظروف نگه دارنده و محیط می افتد. با این حال، این پژوهشگران می گویند اکنون اطلاعات بیشتری در مورد اثرات بلند مدت آن وجود دارد.

میخچیان می گوید: باید اطمینان حاصل کنیم زباله ها و ضایعات وارد محیط زیست نمی شوند. به همین منظور میزان خوردگی این مواد را پس از قرار گرفتن در معرض آب به مدت یک سال، مورد بررسی قرار دادیم و دریافتیم این مواد عملکرد خوبی داشته اند.

آنها با استفاده از خط پرتو VLS-PGM در آزمایشگاه منبع نور کانادا و یک پرتو در آزمایشگاه منبع فوتون پیشرفته، نتایج حاصل از مطالعات مختلف خوردگی را بررسی کردند. این پژوهشگران کشف کردند ماده کامپوزیت آنها در برابر خوردگی مقاوم است.

دو موضوع اصلی مربوط به دفع زباله های هسته ای وجود دارد: نگرانی های زیست محیطی و حجم زیاد زباله های تولید شده. شیشه در حال حاضر در سراسر جهان برای ذخیره سازی زباله های هسته ای استفاده می شود، اما ظرفیت بارگیری آن محدود است، به طوریکه هر ظرف فقط می تواند درصد کمی از زباله را در خود جای دهد. در مقابل، در این ماده جدید می تواند زباله های بیشتری را تعبیه کرد که آن را به یک راه حل امیدوارکننده برای ذخیره سازی زباله های هسته ای تبدیل می کند.

گروس ونور می گوید: این یافته ها راه را برای پیشبرد پذیرش انرژی هسته ای و انواع راکتور های جدید هموار می کند.

نتایج این تحقیقات درنشریه Corrosion Science منتشر شده است.