کشف دانشمند ایرانی ذخیره سازی زباله‌های هسته‌ای را ایمن می‌کند 

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از اینترستینگ اینجینیرینگ، «مهرناز میخچیان» دانشجوی دکتری دانشگاه ساسکاچوان (USask) در کانادا، نوعی کامپوزیت ابتکاری شیشه و سرامیک ساخته است که می‌تواند نوید بخش ذخیره سازی ایمن و طولانی مدت زباله‌های هسته‌ای باشد. 

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

میخچیان می‌گوید: به عبارت ساده، می‌خواهیم بهترین نامزد برای مهار زباله‌های هسته‌ای را پیدا کنیم.

انرژی هسته‌ای می‌تواند بهترین جایگزین پاک برای سوخت‌های 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 زباله‌های هسته‌ای تابع مقررات سختگیرانه و استاندارد‌های 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 زباله‌های هسته‌ای سطح بالا (HLW)، پرتوزاترین و خطرناک‌ترین شکل زباله‌های هسته‌ای و حاوی سوخت هسته‌ای مصرف شده از راکتور‌ها هستند. زباله‌های HLW معمولا در ظروف مخصوص ساخته شده از قوطی‌های فلزی یا بشکه‌های بتنی ذخیره می‌شوند.

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

زباله‌های سطح پایین (LLW) شامل مواد رادیواکتیو کمتر، مانند لباس‌های حفاظتی، ابزار و تجهیزات آلوده از تاسیسات هسته‌ای و همچنین مواد تاسیسات پزشکی و آزمایشگاه‌های تحقیقاتی است. زباله‌های LLW معمولا در محل دفن زباله‌های مهندسی شده یا مکان‌های دفن کم عمق ذخیره می‌شوند.

امروزه کشور‌های متعددی در حال بررسی یا ساخت مخازن زمینی عمیق به عنوان راه حلی دائمی برای دفع زباله‌های هسته‌ای سطح بالا هستند. این روش شامل دفن زباله در اعماق زیرزمین در سازند‌های زمین شناسی پایدار برای جدا نگه داشتن آن از محیط است. اما، یافته‌های جدید پژوهشگر ایرانی می‌تواند کمک کننده باشد.

میخچیان و پروفسور «اندرو گروس ونور» «Andrew Grosvenor»، مطالعه‌ای 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 می‌افتد. با این حال، این پژوهشگران می‌گویند اکنون اطلاعات بیشتری در مورد اثرات بلند مدت آن وجود دارد.

میخچیان می‌گوید: باید اطمینان حاصل کنیم زباله‌ها و ضایعات وارد محیط زیست نمی‌شوند. 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 زباله‌های هسته‌ای وجود دارد: نگرانی‌های زیست محیطی و حجم زیاد زباله‌های تولید شده. شیشه در حال حاضر در سراسر جهان برای ذخیره سازی زباله‌های هسته‌ای استفاده می‌شود، اما ظرفیت بارگیری آن محدود است، به طوریکه هر ظرف فقط می‌تواند درصد کمی از زباله را در خود جای دهد. در مقابل، در این ماده جدید می‌تواند زباله‌های بیشتری را تعبیه کرد که آن را به یک راه حل امیدوارکننده برای ذخیره سازی زباله‌های هسته‌ای تبدیل می‌کند.

گروس ونور می‌گوید: این یافته‌ها راه را برای پیشبرد پذیرش انرژی هسته‌ای و انواع راکتور‌های جدید هموار می‌کند.

نتایج این تحقیقات درنشریه Corrosion Science منتشر شده است.