پسمانهاي مواد راديواكتيو ساطح كننده پرتوهاي يونساز مي باشد و در صورت داخل شدن به محيط زيست مي توانند آنرا شديداً آلوده نمايند. هدف از انجام اين طرح پژوهشي آمايش پسمانهاي مايع، جامد و گاز شكل به روشهاي رسوب گيري تبخير، تبادل يوني و جذب بر روي جاذب هاي مناسب مي باشد.
در بين راديو از نوكلوئيدهاي كه درجريان پسمان ضمن شكافت هسته اورانيوم 235  يا پلوتونيوم 239  حاصل مي شود استرانسيوم 90  و سزيم 137  نيز وجود دارند. استرانسيوم با شباهت زيادي كه به كلسيم دارد چنانچه از نظر آلودگي داخل بدن انسان شود جاي كلسيم نشسته و با ساطح كردن پرتو بتا كليه آب بدن انسان را راديوليز كرده و تبديل به هيدروژن و آب اكسيژنه مي كند كه اين دو تركيب را سمي كشنده براي بدن انسان شناخته شده اند سزيم 137  يكي ديگر از راديونوكلوئيدها مسئله زا است كه با نيمه  عمر 1/30  سال و راندماني در 02/6  ضمن شكافت هسته بصورت كنترل در راكتوراتمي و بصورت غيرقابل كنترل در انفجارات هسته اي و حوادث ناگوار هسته اي مانند حادثه چرنوبيل روسيه و هاريسبورگ امريكا، سزيم از طريق ذرات معلق در هوا به محيط زيست مهاجرت مي‌كند. با توجه به نيمه عمر اين راديونوكلوئيد آلودگي محيط زيست را در طول مدتي به بيش از چهارصد سال بوجود مي آورد.

مقدمه
  با افزايش روزافزون مصرف انرژي جهان، توجه به انرژيهاي جانشين از جمله انرژي هسته اي جهت تأمين بخشي عمده از انرژي مورد نياز بشر معطوف گرديده است.هر چند توليد انرژي هسته اي در دهه شصت آرام بود ولي از دهه هشتاد شتاب بيشتري به خود گرفت.
لازم به ذكر است كه ذخاير انرژي احتمالي اورانيوم 2719000 تن برآورد ميگردد كه انرژي حاصل از آن در راكتورهاي معمولي معادل 35  تا 45  ميليارد تن نفت مي‌باشد. از نظر بهره وري نيز ميزان آن در انرژي سوخت هسته اي بسيار بالاتر از سوختهاي فسيلي مي باشد. بطور مثال انرژي مفيد تجزيه يك گرم اورانيوم برابرkwh 104× 15/2  مي‌باشد و در مقابل از سوخت يك گرم زغالkcal 1/8 انرژي آزاد مي شود اين بخوبي نشان مي دهد كه انرژي آزاد شده ضمن شكافت هسته 3/2  ميليون مرتبه بيشتر از سوزاندن همان مقدار سوخت فسيلي است. از شكافت يك كيلوگرم اورانيوم انرژي معادل 000/20  تن TNT آزاد مي شود.
توان يك راكتور يك مگا واتي مطابق 1010× 1/3  شكافت هسته در ثانيه مي باشد. اين بدان معني است كه در يك راكتور با توان حرارتي 1000  مگا وات 1019× 1/3 شكافت در ثانيه بوقوع مي پيوندد. يعني در هرثانيه 10 ميلي گرم اورانيوم 235  شكافته مي شود. كه اين تقريباً معادل 300  كيلوگرم اورانيوم 235  در سال مي باشد. بنابراين با وجود انتقادات و مشكلات سياسي ناشي از استفاده از انرژي هسته اي در كشور ما در ساير كشورهاي جهان استفاده از اين انرژي هر روز رو به افزايش است. امروز نيروگاههاي هسته اي و تأسيساتي بازيابي سوخت هاي مصرف شده نقش بسيار مهمي را از نظر توازن انرژي در جهان بازي مي كنند.
پسمانهاي راديواكتيو در تأسيسات هسته اي به صورت مايع جامد و گازي توليد مي‌شود اين پسمانها در كشورها در مقياس صنعتي در حال و آينده در تهيه و توليد راديوايزوتوپها، در آزمايشگاههاي راديوشيمي و همچنين در چرخه سوختهاي هسته‌اي به خصوص در بازفرابرش سوختهاي مصرف شده مورد استفاده قرار مي‌گيرند.  پسمانهاي آنها حاوي مهمترين اين راديونوكلوئيدها سديم 137 -  مي‌باشد.  اين راديونوكلوئيد ضمن شكافت هسته اورانيوم 235 ـ  با راندمان 26/6  درصد و نيمه عمر 1/30  سال توليد مي شود. ما در اين مقاله به بررسي روشهاي كنترل اينگونه راديونوكلوئيدهاي موجود در پسمانهاي هسته اي و رعايت نكات زيست محيطي مي پردازيم.
 
روش تحقيق:
تأسيسات پسمانداري هسته اي بايد كنترل و نظارت دائم و همه جانبه خود را روي پسمانكاري مواد راديواكتيو اعمال نمايد.
پسمانهاي مايع با حجم زيادي كه دارند بايد به روش رسوب گيري شيميايي و هم زمان توسط روش تبادل بوني آمايش شوند.
پس از جداسازي راديونوكلوئيدها از جريان پسمان مايع چنانچه پسمان مايع هيچگونه اكتيويته نداشته باشد يعني آلوده به مواد راديو اكتيو نباشد مي توان آنرا به محيط زيست رها كرد. راديونوكلوئيدهاي باقيمانده حاصل از فرآيند رسوب گيري را بايد با پسمان مخلوط كرد و در بشكه هاي 200  ليتري و 400 ليتري جاسازي نمود. اين بشكه ها نبايد بيش از 15  ميلي رم در فاصله 1 متري از خود پرتو بتا يا گاما ساطع نمايد. براي جداسازي منيزيم در اكثر مراكز تحقيقات هسته اي از رزين هاي تبادل كننده معدني مانند آمونيوم موليبدن فسفات استفاده مي‌شود. اين رزين از قدرت بازدارندگي بسيار بالايي برخوردار است آزمايش هاي انجام شده نشان مي‌دهد كه يك كيلوگرم AMP  قادر است 62  گرم سزيم را بازدارندگي كند. همانطور كه مي دانيم اكتيويته يك گرم سزيم برابر با 83  كوري مي باشد از اينرو براي سالم سازي محيط زيست نسبت به اين عنصر مسئله زا كه با راندمان بالايي همانطور كه فوقاً ذكر شد در راكتور تشكيل مي شود بايد از وارد شدن آن به محيط زيست انساني شديداً جلوگيري بعمل آيد و بايستي كوشش شود كه ميزان راديواكتيويته راديونوكلوئيدها كه به محيط زيست وارد مي شد از حد مجاز  
راديواكتيويته كه توسط آژانس بين المللي انرژي اتمي پيشنهاد شده تجاوز نكند محصولات غذايي هم بايستي نسبت به اين عناصر مورد كنترل و بررسي قرار گيرد بخصوص در محصولات شير زيرا سزيم از طريق ريشه خاك داخل گياه شده و از آنجا به چرخه مواد غذايي راه پيدا مي كند. سزيم بيش از 4  سانتيمتر در خاك بيشتر نفوذ نمي كند چه يك عنصر الكترو پوزيتيد است و از ميل تركيبي بسيار بالايي برخوردار است فاكتور رفع آلودگي مقياسي براي آمايش پسمانهاي مواد راديواكتيو مي باشد. هر چه فاكتور رفع آلودگي بالا باشد نشان مي دهد كه آمايش بهتر صورت گرفته است از نظر فاكتور رفع آلودگي روش تحقيق بالاترين فاكتور را دارا مي باشد.
بحث و نتيجه گيري:
براي آمايش پسمانهاي مواد راديواكتيو از روشهاي مختلفي استفاده مي شود روش تبادل يوني كه شامل روش كاتيوني، آنيوني و روشهاي كيلتي (chelat)  مي باشد.
روش بي اندازه مناسبي است در صورتيكه كمپلكس دهنده ها و يونهاي هم بار آنيوني و كاتيوني در محلول موجود نباشد بخوبي مي توان از روش تبادل يوني استفاده كرد.
بعنوان مثال در مورد آلودگي آب راكتور، ازنگهداري ميله هاي سوخت ضمن نشست مقداري راديونوكلوئيد داخل آب راكتور مي شود. در صورتيكه يون هاي مزاحم در محلول وجود داشته باشد از روش رسوب گيري شيميايي استفاده مي شود.
با روش رسوب گيري مي توان كليه راديونوكلوئيدها را كه با مايع رسوب دهنده تشكيل رسوب مي دهد از جريان پسمان جداسازي كرد بعضي از راديونوكلوئيدها مانند روي، آلومينيوم كه در محلول اضافي سود حل مي شوند و آمفوتر Amphoter الكتروليت مي باشند نمي توان آنها را به روش رسوب گيري شيميايي جداسازي كرد از اينرو بايد از دو روش رسوب گيري و تبادل يوني بطور همزمان استفاده شود. از ادغام اين دو روش مي توان پسمانهاي مواد راديواكتيو را بخوبي از جريان پسمان مايع جداسازي كرد.
بعضي از عناصر آلفازا مانند پلوتونيوم 239  با نيمه عمر 24000  سال چندين قرن مي‌توان محيط زيست انساني را تهديد كند. براي جداسازي اين راديونوكلوئيدها بايد از روشهاي راديو شيميايي، استخراج مايع از مايع و تبادل يوني استفاده كرد و پس از  جداسازي آنها را در شيشه هاي فسفانه، بور سيليكاته و شيشه هاي سراميكي تثبيت كرد تا از نفوذ آنها به محيط زيست كاملاًُ جلوگيري بعمل آيد، چه اين شيشه ها مقاومت زيادي را از نظر حرارتي، پرتوگيري و مكانيكي در بردارند. و در نتيجه بكار بردن اين روشها مي توان از آلودگي محيط زيست به مواد راديواكتيو جلوگيري بعمل آورد.

گردآورندگان:

1-ايرج بيات، دكتراي راديوشيمي

 

2-  سيدحسين اميدياني، دكتراي فيزيك هسته‌اي


[استفاده از مقاله  با ذکر  منبع مجاز می باشد]