ايمني هسته اي
چكیده
در این مقاله اشعه رادیو اكتیو با قدرت نفوذ متفاوت و منابع ایجاد رادیواكتیویته شامل منابع طبیعی و منابع مصنوعی مورد بررسی قرار میگیرند. در مورد منابع مصنوعی از سلاحهای هستهای و صنایع هستهای و اثراتی كه صنایع هستهای و به طور كلی مواد رادیواكتیو رها شده از این صنایع در آلودگی آبها، اكوسیستم آبی و زنجیره غذایی انسان دارند، بحث میشود و به عنوان نمونه از چندین حادثه در جهان فقط به حادثه چرنوبیل كه منجر به آلودگی گسترده و طولانی مدت محیط شد، اشاره میشود.
منابع رادیو اكتیویته
محیط به طور طبیعی به دلیل اشعهای كه از آسمانها، زمین، اتمهای درون جسم و از فعالیتهای عادی نظیر سوخت فسیلی و فلاحت دریافت میدارد، رادیواكتیو میباشد . اشخاص به طور متوسط در بریتانیا سالیانه مقدار 2500 میكروسیورت اشعه دریافت میكنند به طور كلی حدود 88 درصد از اشعه دریافتی كه از كنترل خارج است، منشأ طبیعی دارد.
منابع طبیعی پرتوزایی شامل اشعه كیهانی (10 درصد كل تشعشعات) اشعه گاما از صخرهها و خاك (چهارده درصد كه با وضعیت زمین شناسی منطقه بسیار متغیر است)، گاز رادون و تورن داخل ساختمانها (52 درصد كه بسته به منابع موجود در منطقه متغیر است) و اشعه تجمع یافته در بافتها از طریق غذا و شرب (12 درصد) میشود. علیرغم تماس دائم ما با تشعشعات ناشی از منابع طبیعی حد آستانهای برای خسارت وارده وجود ندارد و مقداری كه باعث آسیب میشود تقریباً متناسب با كل مقدار اشعه جذب شده است، به طوری كه ضروری است اشعههای خروجی منابع ساخت بشر كه به محیط وارد میشود، محدود گردند . منابع مهم قابل كنترل اشعه در محیط آنهایی هستند كه از آزمایش سلاح های هستهای و صنایع هستهای ناشی میشوند. آزمایش سلاحهای هستهای در دهه 1940 شروع شد و ادامه پیدا كردتا اینكه در دهه 1950 به حداكثر خود رسید. با امضای پیمان تحریم آزمایشات هستهای در سال 1963 بین شوروی، آمریكا و انگلیس، خروجی ناشی از این منابع به میزان بسیار زیادی كاهش پیدا كرد ولی متأسفانه به طور كلی محو نشد. البته در حالی كه سلاحهای هستهای زیادی برای مقاصد دفاعی نگهداشته میشوند، امكان وقوع جنگ هستهای به قوت خود باقی است؛ كه در صورت چنین حادثهای با آزاد شدن تشعشع رادیواكتیویته تنها یكی از تعداد بلاهای ناگهانی مشتمل بر امكان ایجاد زمستان هستهای و تغییرات آب و هوای جهانی خواهد بود كه جهان با آن مواجه خواهد شد. (دوتو- 1989).
صنایع هستهای شدیداً كنترل میشود و معمولاً مد نظر است كه مقدار رادیواكتیویتهای كه به طور معمول آزاد میشود، برای محیط و بشر مضر نباشد. به هر حال این موضوع مشكلات بالقوهای است كه با صنایع هستهای همراه و بسیار نگرانكننده است. استفاده از مواد رادیواكتیویته ضایعاتی ایجاد میكند كه بایستی نسبت به دفع آن اقدام شود. ضایعات با اكتیویته بالا فقط توسط صنایع هستهای تولید میشوند؛ ولی ضایعات با اكتیویته بالا فقط توسط صنایع هستهای تولید میشوند ولی ضایعات با اكتیویته متوسط و پایین زیادی كه در نیروگاههای هستهای، تأسیسات دفاعی، صنایع رادیوایزوتوپ، آزمایشگاهها و بیمارستانها تولید میشوند، نیز وجود دارد. در بریتانیا سالیانه چیزی در حدود 2500 متر مكعب از ضایعات با رادیواكتیویته متوسط و 25000 متر مكعب از ضایعات با اكتیویته پایین در مقایسه با فقط 1100 متر مكعب از ضایعات با اكتیویته بالا در مدت متجاوز از سی سال تولید میشود.
بعضی از ضایعات مایع و گازی شكل با اكتیویته پایین ناشی از آزمایشگاهها و بیمارستانها مستقیماً در محیط تخلیه میشوند؛ ولی ضایعات جامد نظیر شیشهآلات، البسه، لجنها، كه اجزاء رآكتور را تشكیل میدهند و غیره و ضایعات زیاد مایع رادیواكتیویته، مدیریت بسیار دقیقی را میطلبند. دفع این مواد اگر مشكل علمی نداشته باشد، یك مشكل سیاسی است. بیشتر ضایعات با رادیواكتیویته پایین پس از بستهبندی در بشكههای فولادی و اندود كردن با سیمان سابقاً در دریا انباشته میشد ولی به نظر میرسد كه دفع در خشكی از لحاظ سیاسی انتخاب برتری باشد. نگرانی چنین محلهای دفع این است كه خواه محلهای دفع عمیق یا كم عمق باشند، در نهایت ممكن است در اثر نشت، آبهای سطحی یا زیرزمینی را آلوده سازند.
پتانسیل آلودگی از طریق به كار انداختن نیروگاههای هستهای، در حال افزایش است و دفع ضایعاتشان یك مشكل برای آینده محسوب می شود. سایر نگرانیهای مهم، خرابكاری یا سوانحی است كه در تأسیسات هستهای روی میدهد. صنایع نیروگاه هستهای ضرورتاً از یك پیشینـــــه سلامت خوبی برخوردار است. از چندین حادثه در جهان فقط، حادثه چرنوبیل (در ذیل شرح داده میشود) منجر به آلودگی گسترده و طولانیمدت محیط شد. هر حادثهای كه اتفاق میافتد ناراحتی و اضطراب مردم از صنایع هستهای را نشان میدهد و با این وجود هر چقدر صنایع هستهای ایمن باشند و به خوبی تنظیم شده باشند، حوادث اتفاق میافتد و در نهایت هم عواقب شومی برای اكوسیستم و جمعیت انسانها در سطح وسیع خواهد داشت. بنابراین صنایع هستهای از نقطه نظر سلامت عمومی ناایمن خواهند بود.
مهار پرتوهاي هستهاي
براي حفاظت محيط زيست بايستي مقدار مواد پرتوزايي كه وارد محيط ميشود، كمتر از مقدار تعيين شده باشد.
در نيروگاه اتمي، ساختمان راكتور و تاسيسات جانبي آن تحت كنترل هستند و مواد پرتوزا فقط در قسمتهاي كنترل شده توليد ميشوند.
به منظور كاهش مقدار پرتوزايي، مواد گازي شكل مانند گازهايي كه از آب خنككننده مدار اول متصاعد ميشوند ، آن را از فيلترهاي زغالي گذرانده، يا اين كه براي مدت طولاني در ظروف مخصوص نگهداري ميكنند. علت آن اين است كه گذشت زمان، اثر پرتوزايي را كاهش ميدهد.
وقتي مقدارپرتوزايي اين گازها از مقدار معيني كمتر باشد، آنها را رقيق كرده،از طريق دودكش به فضا ميفرستند و هواي آلوده به مواد پرتوزا در اتاقهاي قسمت تحت كنترل، بعد از اين كه توسط فيلترهاي مخصوص تصفيه شد، به وسيله دودكش به فضا فرستاده ميشود.
مايعات زايد پرتوزا ، جمع آوري شده و بهطور موقت نگه داري ميشوند و در مرحلهبعد، اين مايعات تبخيرشده و مواد جامد پرتوزا بهجاي ميماند.آب تصفيه شده به دريا برگردانده ميشود و با مواد به جاي مانده، طبق قوانين وضع شده عمل ميشود.
مواد پرتوزاي جامد مانند، مجتمعهاي سوخت كاركرده را در داخل محفظههاي ضد ضربه و ضد حريق از نيروگاه خارج ميكنند. مواد جامد پرتوزاي ديگر مانند فيلترها، پوشاك و وسايل نظافت در داخل بشكههايي بسته بندي شده و طبق قوانين موجود با آنها عمل ميشود.
براي اطمينان يافتن از اين كه مقدار پرتوزايي تمام مواد خارج شده از قسمت تحت كنترل براي محيط زيست بيضرر است، به طور دايم مقدار پرتوزايي مايعات، گازها و جامدات زايد اندازهگيري ميشود.
در زمان بهره برداري از نيروگاه، محيط اطراف آن از نظر پرتوزايي، پيوسته كنترل ميشود.
در برنامه ريزي، طراحي، احداث و بهره برداري نيروگاههاي اتمي، به مسايل ايمني توجه ويژهاي ميشود.حصارها و سيستمهاي ايمني خودكار حتي در زماني كه بزرگترين حادثه قابل پيش بيني اتفاق بيافتد، از بروز هر گونه اثر نامطلوب به روي كاركنان و محيط جلوگيري ميكند.
از آغاز عمليات برنامه ريزي و طراحي، دانشمندان و متخصصان اطمينان حاصل ميكنند كه ميتوانند حتي نادرترين حادثه و عواقب مربوط به آن را كنترل كنند، مانند زمين لرزه و ...
اجزاي هر سيستم به طور منظم آزمايش ميشوند تا از عملكرد صحيح آن اطمينان حاصل شود.نيروگاه اتمي در حال حاضر از ايمنترين تاسيسات صنعتي است.
حصار ايمني در نيروگاه اتمي
-درصد بسياري از مواد پرتوزاي توليد شده در اثر شكافت هسته در داخل شبكه كريستالي سوخت هستهاي باقي ميماند و حصار يك، درون حصار دو قرار دارد.
- لولههاي ضد فشار و ضد نشت كه از نوعي آلياژ زير كونيوم ساخته شده، قرصهاي سوخت را در برگرفته و از خروج مواد پرتوزاي حاصله، ازشكافت هستهاي جلوگيري ميكند.
- محفظه تحت فشار راكتور كه از قطعات فولادي تهيه شده، حصاري تشكيل ميدهد كه در مقابل فشار حرارت و پرتو كاملا مقاوم است.
- حفاظ بيولوژيكي كه بيشتر از يك متر ضخامت دارد و از بتن مسلح ساخته شده، حفاظي در مقابل پرتوهاي خارج شده از محفظه تحت فشار راكتور ميباشد.
- كره ايمني فولادي تمام سيستمهاي هستهاي راكه حاوي مواد راديو اكتيو است در بر ميگيرد و اين حفاظ حتي در زمان وقوع خطرناكترين حوادث، از خروج مواد پرتوزا جلوگيري ميكند.
- ساختمان راكتور كه از بتن مسلح با ضخامت حدود دو متر ساخته شده است، حفاظي در مقابل عوامل خارجي محسوب ميشود.
ميزان مجاز پرتو هستهاي
بر اساس قوانين وضع شده، مقدار پرتوي مجاز در مجاورت نيروگاههاي اتمي حداكثر برابر با ۱/۵ميلي زيورت نام دارد.
انسان، حيوانات و گياهان همواره به طور طبيعي مقداري پرتو دريافت ميكنند و اين مقدار در ايران به طور متوسط در حدود ۱/۵ميلي زيورت در سال است.
مقدار پرتو دريافتي از يك نيروگاه در مدت زمان يك سال بهره برداري، كمتر از يك درصد مقدار پرتو دريافت شده از طبيعت است.
در يك ساعت پرواز با هواپيما، مقدار پرتو دريافت شده، تقريبا برابر با مقدار پرتو دريافتي طي يك سال سكونت در نزديكي نيروگاه اتمي است.
در پزشكي و به خصوص راديوگرافي، از منابع پرتوزا استفاده ميشود. همچنين تلويزيون و رنگهاي شب نما مقداري پرتو ايجاد ميكنند.
شيوه جديد پيش روي بشر براي توليد برق و همجوشي هستهاي
واكنش شكافت هسته اتم باعث توليد گرما شده، از اين گرما براي توليد بخار استفاده ميشود.بخار توليد شده با چرخاندن پرههاي توربين، برق توليد ميكند.
مدتي است كه متخصصان اين رشته به فكر ساخت راكتورهايي افتادهاند كه در آن به جاي شكافت هستهاي اتم (فيسيون)، از روش تركيب اتمها (فوزين يا همجوشي) استفاده ميشود.اين واكنش همان اتفاقي است كه در خورشيد و ستارگان ميافتد و انرژي آنها را تامين ميكند.
تاكنون از اين روش در بمبهاي هيدروژني استفاده شده و با وجود پيشرفتهاي فني، هنوز نيروگاه همجوشي ساخته نشده است. كشورهاي آمريكا، فرانسه، روسيه، ژاپن و آلمان طراحي و ساخت يك نيروگاه همجوشي در خاك فرانسه را به نام "پروژه ايتر" (اينترنشنال ترمويا) آغاز كردهاند و اميدوارند كه در دهههاي بعد اين نيروگاهها جايگزين نيروگاههاي فعلي شوند.
انرژي همجوشي به عنوان يك منبع انرژي، با توجه به سوخت مورد مصرف در اين فرآيند كه تقريبا در دنيا بيپايان است، راهي براي فرار از بحران انرژي در سالهاي آينده محسوب ميشود.
به علاوه، اين انرژي از لحاظ زيست محيطي، كمترين آسيب را به طبيعت وارد ميكند و همچون شكافت هستهاي، زبالههايي با عمر طولاني از خود به جاي نميگذارد.
در روش همجوشي، اتمهاي دوتريو و تريتيوم (دو ايزوتوپ هيدروژن) در شرايط مناسب با يكديگر تركيب شده، اتم سنگينتري به نام هليوم توليد ميكند.
در اين فرآيند همچنين ذره نوترون و مقدار زيادي حرارت توليد ميشود و از اين حرارت براي گرم كردن آب و تبديل آن به بخار استفاده ميشود.
بخار توليد شده، پرههاي توربين را ميچرخاند و در نهايت باعث توليد برق ميشود.
|