انواع النفايات المشعة وطرق التخلص منها

ما هي النفايات المشعة

النفايات المشعة هي مواد غازية أو سائلة أو صلبة تم التخلص منها كنفايات وتحتوي على مواد نووية مضرة يمكن أن تؤدي إلى الأذى في البيئة وصحة الإنسان.

دورة الوقود النووي تشمل عمليات تعدين وتكرير ومعالجة اليورانيوم لإنتاج الوقود اللازم للمفاعلات النووية، واستخدام هذا الوقود في المفاعلات النووية لتوليد الطاقة والأبحاث، وإنتاج واستخدام منتجات ثانوية تحتوي على مواد نووية لأغراض طبية وبحثية وصناعية، مثل المصادر المختومة المهملة

في كل مرحلة من دورة الوقود النووي ، بما في ذلك إيقاف تشغيل المنشآت النووية في النهاية ، تنتج نفايات مشعة. ينطبق هذا أيضا على التقنيات الجديدة مثل المفاعلات المعيارية الصغيرة. بسبب سميتها ونشاطها الإشعاعي ، يتم تنظيم نفاياتها بشكل كبير من قبل لجنة السلامة في بعض الدول لحماية صحة الإنسان والبيئة وتجنب التلوث الإشعاعي

أنواع النفايات المشعة 

تنقسم النفايات المشعة إلى عدة أنواع كتالي:

• النفايات النووية منخفضة المستوى

تتألف النفايات النووية ذات المستوى المنخفض أساسًا من دورة الوقود النووي، بالإضافة إلى المواد الملوثة بالمواد المشعة والعناصر التي تصبح مشعة بعد التعرض للإشعاع النيوتروني.

: “تشمل النفايات ذات المستوى المنخفض الملابس وخرق المسح والمماسح والمرشحات ومخلفات معالجة مياه المفاعلات والمعدات والأدوات والأقراص المضيئة والأنابيب الطبية والمسحات وإبر الحقن، وعند مزجها بالنفايات الخطرة، تصبح النفايات مخلوطة منخفضة المستوى (MLLW)

يجب على النفايات المختلطة الامتثال للوائح المنصوص عليها للمعالجة والتخزين والتخلص من النفايات الخطرة والمشعة على حد سواء، في حين أن معظم النفايات ذات المستوى المنخفض ليست عالية النشاط الإشعاعي، إلا أن بعض النفايات قد تحتوي على نشاط إشعاعي عالي.

• النفايات النووية متوسطة المستوى

نظرًا لاحتواء هذا النوع من النفايات على كمية أكبر من المواد المشعة مقارنة بالنفايات منخفضة المستوى، يتطلب تخلصها من نوع خاص وحمايتها. تتضمن هذه النفايات الحمأة الكيميائيةوالراتنجات وأجزاء المفاعلات النووية والمواد الملوثة من المفاعلات التي تم إيقاف تشغيلها.

يمكن تجميد نفايات المستوى المتوسط في الخرسانة للتخلص منها، ويتم إلقاء النفايات قصيرة العمر التي تشتمل بشكل أساسي على مواد غير وقود من المفاعلات في مستودعات ضحلة، وتتم إيداع النفايات طويلة العمر في مستودع جيولوجي

• نفايات نووية عالية المستوى

يتم الحصول على هذا النوع من النفايات بعد حرق الوقود النوويوإخراجه من المفاعلات النووية، وتتكون النفايات من منتجات انشطارية عالية النشاط الإشعاعي وعناصر ما بعد اليورانيوم التي تُنتج داخل قلب المفاعل النووي.

تمثل النفايات عالية المستوى أكثر من 95٪ من إشعاعات الطاقة التي تنتجها مصادر الطاقة النووية، وذلك بسبب إنتاج النفايات عالية المستوى كميات كبيرة من الحرارة التي تحتاج إلى تبريد. ومن الضروري حماية النفايات أثناء نقلها وتداولها لتجنب التعرض للأشعة الضارة.

نظرًا لأن النفايات عالية المستوى تحتوي على قضبان وقود نووي مشع، فإن التعرض للنفايات غير المحمية من مسافة قريبة يمكن أن يؤدي إلى الموت الفوري للإنسان.

• مخلفات اليورانيوم

تشكل مخلفات اليورانيوم المنتجة بعد استخلاص اليورانيوم من الخام نفايات المنتجات الثانوية، وتتمثل في الحمأة المشعة التي تبقى بعد إزالة المواد الحاملة لليورانيوم من الركاز.

يُستخرج اليورانيوم من الخام باستخدام عملية ترشيح الكومة، والراديوم الذي يتحلل لتوليد الرادون هو أحد تلك المواد المشعة الموجودة في مخلفات اليورانيوم.

تم العثور على مخلفات اليورانيوم للاحتفاظ بمستوى كبير من مستويات النشاط الإشعاعي الموجودة في الخام بسبب وجود منتجات تسوس طويلة العمر، تعتبر النفايات خطرة لأنها تحتوي على العديد من النويدات المشعة مثل الثوريوم 230 والراديوم 226 وغاز الرادون والنظائر التابعة لاضمحلال الرادون، بما في ذلك البولونيوم 210.

قد تتسرب النفايات إلى السلسلة الغذائية إذا تم تخزينها في الهواء الطلق، حيث يمكن للرياح حمل الرمال المشعة على مسافات بعيدة.

• قضبان الوقود المستهلك

قبل استخدام قضبان الوقود في المفاعلات النووية كوقود، كان يتم غلق حبيبات ثاني أكسيد اليورانيوم الخزفي داخل عدة قضبان معدنية، وتجميع هذه القضبان لتشكيل مجموعة الوقود المستخدمة في تشغيل المفاعل النووي. وبعد انتهاء عملية التشغيل، يتم إزالة مجموعة الوقود المستهلك، وتنبعث حرارة زائدة من قضبان الوقود المستهلك، ولذلك يجب تخزينها في الماء للتخلص منها بأمان

• النفايات النووية عبر اليورانيوم (TRU)

تشير المنتجات الثانوية التي تنتجها منشآت إنتاج الأسلحة النووية والبحوث النووية ومحطات توليد الطاقة إلى وجود نفايات TRU.

البلوتونيوم هو العنصر الرئيسي في نفايات TRU. وعلى الرغم من عدم وجود مستوى عالٍ من الإشعاع في هذا النوع من النفايات ، فإن استنشاق الجزيئات الصغيرة الموجودة في النفايات يمكن أن يكون خطيرًا. يمكن أن يسبب الإشعاع الناتج عن هذه الجزيئات مشاكل في الرئة لدى البشر.

حاليا يتم التخلص من نفايات TRU الناتجة عن الأنشطة النووية الدفاعية في الولايات المتحدة بشكل دائم في المصنع التجريبي لعزل النفايات، وهو مستودع جيولوجي عميق، وتطلق على هذه العملية التخلص الجيولوجي العميق

طرق التخلص من النفايات المشعة 

• إعادة تدوير المعادن

يمكن إعادة تدوير المعادن ذات مستويات منخفضة من النشاط الإشعاعي السطحي عن طريق تقطيع النفايات إلى قطع ووضعها في حاويات كبيرة تشبه حاويات الشحن. بعد ذلك، يتم نقل المعادن إلى منشأة إعادة التدوير حيث يتم إزالة السطح الإشعاعي بواسطة تفجير الخردق، مع الحفاظ على المعدن النظيف تحته. يتم فحص المعدن النظيف بدقة للتأكد من عدم وجود أي تلوث متبقي قبل الموافقة على إعادة تدويره جنبا إلى جنب مع المعادن الأخرى. يمكن أيضا إعادة تدوير المعادن ذات مستويات إشعاعية أعلى قليلا، حيث يتم صهر المعدن وإزالة الملوثات الإشعاعية وفصل المعدن النظيف المنصهر لإعادة التدوير. ومع ذلك، لا يزال هناك كمية صغيرة جدا من النفايات الإشعاعية التي يجب التخلص منها مباشرة في منشأة مصرحة تحتوي على مستوى LL.

• الترميد

يعني الترميد حرق بقايا المواد الدهنية مثل البلاستيك والمنسوجات والزيوت، ويتم ذلك في غرفة خاضعة للرقابة وبدرجات حرارة عالية، ويؤدي ذلك إلى تقليل حجم النفايات المراد التخلص منها بنسبة تصل إلى 90٪ أو أكثر، وبعد الحرق يتبقى الرماد وغبار المرشح فقط

• التخلص المباشر

توضع عادة النفايات المشعة منخفضة المستوى في حاويات معدنية كبيرة، مثل حاويات الشحن، في المستودعات للتخلص منها، وقد يحتاج النفايات أيضًا إلى قطع أو ضغط شديد لتصغير حجمها، ويؤدي الضغط الشديد إلى وضع النفايات تحت ضغط يصل إلى 2000 طن لكل متر مربع.

يتم منع تسرب أي نفايات من خلال عملية التجميد التي تتمثل في عدم صب الأسمنت في الحاوية، ثم يتم ترتيب حاويات النفايات بعناية في أقبية مصممة بشكلٍ عالي للتخلص منها.