زباله های اتمی یا رادیواکتیو عمومآ پس از استفاده از مواد رادیواکتیو در نیروگاه ها، مصارف پزشکی و صنعتی و ... بدست می آید که معمولآ آنها را با توجه به میزان تشعشع به سه دست سطح پایین، متوسط و بالا (Low, Intermediat & High Level) تقسیم می کنند. این تقسیم بندی بر اساس قوانین بین المللی صورت گرفته و برای هر کدام از این دسته ها شرایط خاص جمع آوری و دفن تدبیر شده است.
Low-Level : این بخش بیشترین حجم زباله¬های اتمی را تشکیل می¬دهد.زباله های سطح پایین از نوع بی خطرترین مواد رادیواکتیو هستند که مدت زمان بسیار کوتاهی توانایی تشعشع دارند. لباس کارکنان درگیر با این مواد، ابزار و تجهیزات کاری آنها، فیلترها و ... از این دسته مواد هستند. این نوع از زباله ها نیازی به محافظت های مخصوص( Shield کردن) ندارند، اما آنگونه هم نیستند که مانند زباله های عادی با آنها برخورد شود. آنها معمولآ سوزانده می شوند و در عمق کم دریا یا خشکی دفن می شوند.

زکات علم درنشرآن است.امام علی(ع)


زباله های اتمی

مقدمه
تقریبآ تمام فعالیت های بشری ایجاد موادی می کند که دیگر مورد نیاز نیست و باید با مدیریت صحیح جمع آوری شوند و از محیط زندگی دور شوند. این موضوع شامل جمع آوری زباله های منزل و پسماندهای کارخانه جات شده و تا زباله های اتمی و ... ادامه دارد.
انرژی هسته¬ای مهمترین راهکار پیش روی بشر برای مقابله با بحران انرژی آینده میباشد این انرژی امروزه چنان کاربرد وسیعی در عرصه های گوناگون یافته که زندگی بدون آن تقریبا نا ممکن به نظر می¬رسد اما در کنار این فواید مسلما انرژی هسته ای نیز مثل سایر انواع انرژی معایب و مشکلاتی را به همراه دارد. یکی از مهمترین این مسائل بحث زباله¬های هسته ای است. مسأله کنترل طولانی مدت زباله های هسته ای و بحث های پیرامون آن به خوبی منعکس کننده یکی از معماهای پیچیده قرن حاضر است. این مسأله علاوه بر تردیدهای فراوان از پیچیدگی های علمی بسیاری نیز برخوردار است. طرح این مسأله همواره با ایجاد ترس عدم امنیت و خلق دوگانگی در میان مردم همراه بوده است. به طور کلی این موضوع از آن دسته مسائلی است که به انعطاف بیشتر، انتقادپذیری و تقابل پویا میان علم و تکنولوژی با طبیعت نیازمند است. تمامی کشورهایی که به نوعی با تکنولوژی هسته ای و فرآورده های آن درگیر هستند تحقیقات گسترده ای را برای یافتن راهی مناسب جهت مهار و کنترل زباله های هسته ای تولیدی آغاز کرده اند. در حقیقت داستان نهفته در پشت این تحقیقات میزان پیشرفت صنایع هسته ای تا حدی است که امروزه دیگر کشورها به جای فکر کردن به مسائلی نظیر جنبه های اقتصادی، علمی و فنی انرژی هسته ای به فکر یافتن راهکاری جهت مهار زباله های این تکنولوژی نوین هستند. در طول یک دهه گذشته، بسیاری از برنامه های هسته ای به دلیل رأی مخالفان این تکنولوژی یا اعتراضات گسترده به حالت تعلیق موقت یا کامل درآمده اند. زمانی تصمیم گیری درخصوص زباله های هسته ای موضوعی محرمانه و تنها قابل بحث در مجامع دولتی بود اما امروزه این موضوع کاملاً و به صراحت در مجامع عمومی نیز مطرح می شود.
قدرت این انرژی در ابتدا به قدری بشر را شگفت¬زده کرده بود که توجه زیادی به نیاز آینده بشر برای دفع زباله های آن نمی شد. اکثر تصمیم گیران انتظار داشتند که علم بشری در آینده، پاسخ این سئوال را بیابد. ولی اکنون پس از گذشت نیم قرن ذخیره سازی نامناسب زباله ها همچنان ادامه دارد و هنوز راه حل جدیدی برای مشکلات آن ارائه نشده است.
به طور کلی زباله های اتمی به دلیل تشعشعاتی که دارند باید بطور خاص تحت نظر باشند و طی مراحل پیچیده از محیط دور شده و دفن شوند. واقعیت آن است که هنوز دانشمندان در حال بررسی روشهایی هستند که توسط آنها بتوانند در پروسه از بین بردن زباله های اتمی کمترین آسیب را به طبیعت وارد آورده، ریسک استفاده از این انرژی را کاهش دهند. در این تحقیق سعی شده در مورد انواع زباله¬های هسته¬ای، طریقه دفن صحیح آنها و مشکلاتی که بر سر راه کنترل این زباله¬ها وجود دارد خلاصه¬ای بیان شود

 

انواع زباله¬های هسته¬ای
زباله های اتمی یا رادیواکتیو عمومآ پس از استفاده از مواد رادیواکتیو در نیروگاه ها، مصارف پزشکی و صنعتی و ... بدست می آید که معمولآ آنها را با توجه به میزان تشعشع به سه دست سطح پایین، متوسط و بالا (Low, Intermediat & High Level) تقسیم می کنند. این تقسیم بندی بر اساس قوانین بین المللی صورت گرفته و برای هر کدام از این دسته ها شرایط خاص جمع آوری و دفن تدبیر شده است.
Low-Level :
این بخش بیشترین حجم زباله¬های اتمی را تشکیل می¬دهد.زباله های سطح پایین از نوع بی خطرترین مواد رادیواکتیو هستند که مدت زمان بسیار کوتاهی توانایی تشعشع دارند. لباس کارکنان درگیر با این مواد، ابزار و تجهیزات کاری آنها، فیلترها و ... از این دسته مواد هستند. این نوع از زباله ها نیازی به محافظت های مخصوص( Shield کردن) ندارند، اما آنگونه هم نیستند که مانند زباله های عادی با آنها برخورد شود. آنها معمولآ سوزانده می شوند و در عمق کم دریا یا خشکی دفن می شوند.
Intermediate-Level :
این دسته از زباله ها شامل موادی مانند پسابهای شیمایی، روکش فلزی سوختها و بسیاری از مواد زائد نیروگاههای اتمی هستند. این نوع مواد دارای عمر کوتاه تشعشع هستند اما لازم است که توسط پوشش های مخصوص محافظت یا Shield شوند، چرا که در عمر محدود خود تشعشع قابل توجه دارند، لذا این مواد را معمولآ در میان بلوک های بتون قرار می دهند و در مکانهای مخصوص انبار می کنند یا اینکه ابتدا حجم در استخرهایی که بوسیله پلی اتیلن پوشش داده شده حل شده سپس محلول در شبکه فولادی به جامد تبدیل شده و در شبکه*های مهر شده در زیر زمین دفن می*شود.
High-Level :
از نمونه این نوع از زباله ها می توان دقیقآ به تفاله های سوخت هسته ای رآکتورها اشاره کرد، که شرایط نگهداری بسیار سخت تر و پر هزینه تری دارند. آنها باید با پوشش های مخصوص، محافظت یا Shield شوند و سپس در دماهای زیر صفر در انبارهایی در عمق حد اقل 1.5 کیلومتری زمین نگهداری شوند برای این کارر ابتدا باید این مواد را برای چند ماه در عمق مشخصی از آب در استخرهای ویژه قرار داد تا فروپاشی اولیه در آنها صورت گیرد و از میزان تشعشع آتها کاسته شود سپس باید اورانیوم و پلوتونیم از این مواد جدا شده و در کوره¬های مخصوص در ترکیبی از شیشه مخلوط شوند این محصول را در مخازن سربی مهر و موم کرده و درون انبارهای گنبدی شکل از جنس فولاد ضدزنگ برای مدت حداقل 40 سال نگه¬داری می¬کنند . پس از این مدت مقدار تشعشعات به یک هزارم مقدار اولیه یعنی زمانی که از راکتور خارج شده بود می¬رسد. این نقطه تا به امروز پایان چرخه تولید انرژی هسته¬ای است البته در بعضی کشورها این مواد مورد بازیافت قرار می¬گیرند و از مواد تشعشع¬زای آن برای ایجاد سوخت جدید بهره برده می¬شود ولی به علت هزینه بالای این روش و ریسک فراوان آن در بعضی کشورها از جمله ایالات متحده استفاده از این روش ممنوع است .

 مشکلات زباله های هسته ای

بطور کلی ، مشکل عایق*سازی زباله*های هسته*ای را در دو پرسش می*توان خلاصه کرد: اول بهترین شکل زباله*ها چیست و دوم اینکه در کجا باید آنها را نگهداری کرد؟ ابتدا تصور بر آن بود که از راه باز فرآوری سوخت مصرف شده می*توان پلوتونیوم را استحصال کرد و در راکتورهای مولد مورد استفاده قرار داد و اینکه بدین ترتیب تمام زباله*ها باید به صورت محلول در آورده شود تا موجب تسهیل باز فرآوری شود.
بدلیل نگرانی*هایی که در مورد سمّی بودن و ایمنی پلوتونیوم در امریکا وجود داشت، برنامه بازیابی سوختهای هسته*ای در ایالات متحده در سال 1972، باطل شد و راکتورهای نیروگاه*های برق این کشور از این ماده بهره*مند نشد. در بهترین حالت ، منطق این تصمیم*گیری سئوال*برانگیز است. پلوتونیوم از کادمیوم ، سرب و یا آرسنیک که با واپاشی هسته*ای از بین نمی*رود، کمتر سمی است. حداکثر خطر پلوتونیوم زمانی است که بوسیله انسان استشمام شود که بدین ترتیب ذرات آلفا به بافت*های ریه*ها صدمه زده ، ممکن است باعث سرطان شود.
افزون برآن ،همانگونه که زباله*های راکتورهای تجاری در اغلب کشورهای اروپایی بازیابی می*شود، حجم زیادی از پلوتونیوم موجود در زباله هسته*ای دفاعی ایالات متحده نیز بازیابی می*شود. با این وجود ، هنوز در ایالات متحده و کانادا ، سوخت مصرف شده راکتورهای تجاری را عمدتا" در مخازن آب در محل راکتورها نگهداری کرده ، منتظر تصمیم*گیری در خصوص شکل و محل نهایی دفع آنها هستند. ارسال سوخت هسته*ای بازیابی شده غنی از پلوتونیوم از فرانسه به ژاپن درسال 1992، بانگرانی*های زیاد عموم همراه شد.
در سیستم*های دفع زباله فرانسه از شیشه ای از جنس سیلیکات استفاده می*کنند. سوئدی*ها برخی از زباله*های هسته*ای خود را در بشکه*های مسی نگهداری می*کنند، زیرا مصنوعات باستان شناسی که از مس آزاد ساخته شده است، هزاران سال است که سالم مانده*اند، هر چند نگرانی*هایی ابراز گردیده است مبنی بر آنکه ممکن است برای جوامعی که دستشان از منابع معدنی تهی است، مس هدف جذابی باشد.
مسئله دیگر واپاشی این مواد است خطر عمده ناشی از این واقعیت است که بعضی نیم عمرها زمان فعال زباله*های رادیواکتیوی را به هزاران سال می*رسانند. واپاشی رادیواکتیوی باید جریان خود را طی کند حتی اگر هزار سال طول بکشد. مطمئنا سرعت تولید زباله¬های هسته¬ای توسط انسان بسیار بیشتر از سرعت واپاشی این مواد است که این خود به مرور زمان مشکل کمبود جا برای دفن این زباله¬ها را به دنبال دارد. خطر دیگر زباله¬های گازی شکل است غالبا ایزوتوپهای رادیواکتیو از گازهای نجیب ، از قبیل کریپتون هستند. تریتیم که ایزوتوپی از هیدروژن است نیز به صورت گاز ، عمدتا بصورت بخار آب ، تخلیه می*شود. تریتیم بصورت بخش هیدروژنی مولکول آب در زنجیرهای زیست شناختی مواد غذایی وارد می*شود. ناگفته پیداست که مهار این زباله¬ها به مراتب سخت¬تر از انواع جامد می¬باشد

 

دفع زباله های هسته ای

مهمترین چالشی که امروزه پیش روی متخصصین در مورد زباله¬های هسته¬ای وجود دارد این است که چطور باید از دست آنها خلاص شد این موضوع چنان برای دولتها اهمیت دارد که امروزه تبدیل به یک مسئله کاملا سیاسی شده است و بسیاری از کشورهای صنعتی برای رهایی از این زباله¬ها بطور مخفیانه یا آشکار آنها را در کشورهای دیگر دفن می¬کنند و پذیرش تبعات آن را به خطرات این مواد ترجیح می¬دهند به عنوان نمونه می¬توان به ایالات متحده اشاره کرد که امروزه زباله¬های خود را در عراق دفن می¬کند یا رژیم صهیونیستی که آنها را در سرزمین¬های فلسطینی یا بلندیهای جولان دفن می¬کند . همانطور که اشاره شد بازیافت دوباره این مواد مقرون به صرفه نیست بنابراین باید به دنبال روش مناسبی بود تا این زباله¬ها به طور صحیح دفن شوند تا نه به محیط زیست و انسان صدمه وارد کنند و نه دفن آنها هزینه سنگینی را بر دولت¬ها تحمیل نماید . امروزه روشهای گوناگونی برای دفع این مواد وجود دارد که بعضی از آنها کاربردی¬تر بوده و بعضی از آنها پرهزینه یا پرخطر می¬باشند . در بخش قبل تا حدودی به طریقه دفع انواع زباله¬ها اشاره شد ولی در این قسمت موضوع را باز می¬کنیم .
یکی از این روش ها، دفع زباله در چاه های عمیق است که در این روش، چاه عمیقی حفر می کنند تا در نتیجه ادغام گرمای حاصل از فرآیندهای زمین گرمایی و نیز پرتوزایی سنگ های اطراف، زباله ها ذوب شده و از بین بروند. با توجه به متغیرهای فراوان و مسائل ناشناخته دیگر، این روش بسیار نظری جلوه می کند و قابل اعتماد نیست.یکی دیگر از روش ها این است که می توان زباله های پرتوزا را در ورقه های یخی دفن کرد.چنانچه زباله در مرکز ورقه های یخی در قطب قرار داده شود، تجمع و حرکت یخسار، به اندازه کافی کند هست و تا پیش از رسیدن زباله به حاشیه یخ، هزاران سال طول می کشد. طی این زمان بلندمدت، زباله های پرتوزا بی زیان خواهند شد. این راه حل چندین مشکل دارد. به طور مثال امکان حرکت ناپایدار یخ که ظرفیت پذیرش زباله را تعیین می کند و همچنین افزایش گرمای زمین را نباید دست کم گرفت. از طرف دیگر، در صورتی که سلول های نگهداری زباله آسیب ببینند امکان دارد زباله ها در سطح گسترده ای پراکنده شود که نکته بسیار مهمی است. هر چند که این پیشنهاد برای بسیاری از سیاستمداران خوشایند است ولی ممکن است آسیب های شدیدی به بشر وارد آورد.در روش دیگری زباله ها را در یک مخزن زیرزمینی که در یک توده سنگ مناسب حفر شده است، قرار می دهند این توده سنگ باید یک سد نهایی در برابر مهاجرت زباله هسته¬ای از مخزن باشد، به نحوی که بتوان امکان ایجاد هرگونه شکاف در سیستم های نگهداری زباله را کاهش داد. بسیار بعید است که برای ذخیره کردن زباله هایی از این نوع از فلزهای خنثی که در برابر خوردگی مقاومت بالایی دارند مانند پلاتین و طلا استفاده شود، در نتیجه باید برای اطمینان به فلزات محافظ دیگر که دچار خوردگی می شوند، برنامه ریزی های لازم صورت گیرد. هم اکنون این روش در برخی از کشورهای اروپایی به ویژه آلمان مورد استفاده قرار می گیرد.ریختن زباله های هسته¬ای در بستر اقیانوس نیز مدنظر قرار گرفته است. زیرا تصور می شود که زباله در نهایت طی فرآیندهای فرورانش Sub duction می تواند به درون گوشته زمین انتقال یابد. از لحاظ نظری با ریختن این زباله ها در اقیانوس می توان این معضل را حل کرد ولی شناخت کافی در مورد وضعیت کلی رسوبات این ژرفناها وجود ندارد تا بتوان اطمینان داشت که این زباله ها به مرور زمان بیرون رانده نمی شوند، هرچند که پاکستانی ها از این روش استفاده کردند. روش دیگری که بررسی می شود دفع زباله های اتمی در فضا است به طوری که مواد پرتوزا در یک راکت قرار گرفته و به فضا فرستاده شود، تا بدین ترتیب این مشکل از زمین دور شود. این در حالی است که این روش بسیار پرهزینه و خطرناک است به طوری که اگر راکت در هنگام برخاستن از زمین منفجر شود فاجعه بزرگی رخ می دهد.هم اکنون بهترین گزینه¬ای که توسط برخی از کشورها همچون آمریکا و بریتانیا و فرانسه مورد استفاده قرار می گیرد، دفع زباله در یک مخزن سنگی است. اینطور به نظر می¬رسد بایستی زباله*ها را دوباره در سنگهایی قرار دهیم که از آنجا امده*اند. محلهای سنگی دفع زباله*ها مناسب است، زیرا شانس بهتری دارد که هزاران سال دست نخورده باقی بماند و فرصت لازم برای عایق*سازی زباله*ها و در نتیجه واپاشی هسته*ای آنها به سطح تشعشع قابل قبول را فراهم اورد. در این روش زباله را در یک مخزن در نزدیکی سطح زمین نگهداری می کنند تا امکان مراقبت بیشتری فراهم باشد. هرچند این روش به محافظت بیشتری نیاز دارد ولی با ایجاد تونل های کم عمق در کوه ها و بررسی های انجام شده، بسیار قابل اطمینان تر از دیگر روش ها است.براساس مقررات آژانس حفاظت از محیط زیست EPA مناطق دفع زباله های هسته¬ای باید توانایی قرنطینه و دور نگهداری زائدات هسته¬ای از محیط زیست را به مدت ۱۰ هزار سال داشته باشد، زیرا این مدت حداقل زمانی است که مواد هسته¬ای به صورت خطرناک باقی می مانند. در حدود ۲۰ سال قبل کنگره آمریکا، کوهستان یوکا واقع در ایالت «نوادا» را به عنوان مناسب ترین منطقه برای نگهداری زباله های هسته¬ای پرعیار تعیین کرد، هر چند که دو منطقه دیگر واقع در ایالت های تگزاس و واشینگتن نیز محل دفع زباله های اتمی آمریکا است. کوهستان یوکا دارای ظرفیت ۷۷هزار تنی برای نگهداری زباله های اتمی است و تا سال ۲۰۳۰ میلادی به طور کامل پر نخواهد شد. قرار است برای جلوگیری از نشت آن و نگهداری مناسب به عنوان یک پروژه برای نگهداری زباله ها به مدت چند صدسال دیگر گسترش و تکامل یابد. از طرفی مقدار بارش در این منطقه در حدود ۱۵سانتی متر است و مقدار ناچیزی از این بارش به زمین نفوذ می کند و آبی هم که در سطح زمین قرار دارد قبل از نفوذ کردن بخار می شود. در نتیجه سنگ هایی که در اعماق مخزن این کوهستان قرار گرفته اند، خشک و بدون رطوبت هستند که این مسئله باعث افزایش طول عمر این مخزن می شود. در هر حال بسیاری از مناطق جهان که خصوصیات نگهداری زباله های اتمی را دارند، هنوز به طور کامل قابل اطمینان نیستند و لازم است که از محل های مطمئن تر و روش های پیشرفته تری برای این منظور استفاده شود.