تصفیه فاضلاب صنایع هسته ای و رادیواکتیو

تصفیه فاضلاب صنایع هسته ای و رادیواکتیو

مهار انرژی هسته ای و کاربردهای گوناگون آن موجب افزایش مشکلات جدید و پیچیده ای در زمینه حمل و نقل، تصفیه و دفع جامدات، مایعات و زائدات رادیواکتیو گازی شده است که عمدتا به دلیل عدم قابلیت تشخیص این مواد توسط حواس انسانی می باشد. این ترکیبات حاوی رادیونوکلوئیدهای خاص با سمیتی بیش از هر نوع ماده زائد صنعتی موجود بوده و هیچ راه شناخته شده ای برای از بین بردن خاصیت پرتوزایی آنها وجود ندارد. این زائدات تنها به صورت خود به خودی تخریب و یا تجزیه می شوند. مواد رادیواکتیو در پزشکی، کشاورزی، صنعتی و مقاصد علمی مورد استفاده قرار می گیرند. زائدات تولید شده در این امور باید توسط فرآیندهای شیمیایی (گاهی تحت شرایط کنترل از راه دور) مدیریت شده که مستلزم استفاده از تکنیک های تحلیلی حساس و روش های کنترلی صحیح می باشد. با توجه به طبیعت غیر عادی مواد رادیواکتیو، روش های بیان مقادیر این زائدات در مقایسه با سایر زائدات متفاوت می باشد. برای مثال ۱ کوری برابر با مقداری از یک رادیو نوکلوئید است که ۱۰^۱۰×۳/۷ فروپاشی در هر ثانیه تولید می کند. این مقدار تقریبا معادل با تابش خروجی از ۱ گرم رادیوم می باشد. لازم به یادآوری است ۱ میلی کوری برابر با ۱۰کوری وا میکروکوری برابر با ۱۰کوری می باشد. غلظت زائدات مایع و گازی به صورت میکروکوری در میلی لیتر بیان می شود. غلظت زائدات جامد با میزان پرتو خروجی تابیده شده به یک سطح مشخص و یا مقدار حجم ماده پذیرنده بیان می شود. متداول ترین واحد مورد استفاده رونتگن یا میلی رونتگن می باشد.

۱ رونتگن معادل با مقداری از پرتو ایکس یا گاما می باشد که ۱ واحد الکترواستاتیکی الکتریسیته در اسی سی هوای خشک در صفر درجه سانتیگراد و فشار ۷۶۰ میلی متر جیوه تولید می کند. همچنین ۱ رونتگن معادل انسان (REM) دوزی از پرتو یونیزان است که اثر بیولوژیکی مشابه با ۱ رونتگن ایجاد می کند. زائدات رادیواکتیو متناسب با میزان فعالیت شان مشابه جدول ۱ تقسیم بندی می شوند.

جدول ۱: سطوح فعالیت زائدات رادیواکتیو

زائدات با پرتوزایی بالا طی فرآیندهای باز فرآوری اجزای سوخت مصرف شده در رآکتورها به منظور بازیابی پلوتونيوم و اورانیوم نسوخته (واکنش نداده) تولید می شوند. زائدات با پرتوزایی متوسط از روکش های سوختی و از مراحل دوم و سوم چرخه استخراج از حلال در واحد بازفرآوری شیمیایی تولید می شوند. زائدات با پرتوزایی پایین شامل زائدات تولید شده در آزمایشگاه های تحقیقاتی، مصارف پزشکی و صنعتی، عملکرد معمول رآکتورهای هسته ای، و سایر مراحل چرخه سوخت هسته ای مثل استخراج اورانیوم و آسیاب کردن، تصفیه مواد سوختی، و تولید اجزای سوخت هستند [۱].

خطرات پرتوتابی شامل اثر بر مواد غیرزنده و ساختمانی و صدمات فیزیولوژیکی و حتی مرگ می باشد. مواد غیر زنده از طریق بی رنگ و کریستاله شدن مواد، شکننده شدن مواد انعطاف پذیر و کاتالیز واکنش های شیمیایی تحت تأثیر قرار می گیرند. تأثیر بر مواد زنده از طریق مواجهه به موارد زیر تقسیم بندی می شود:

1. حاد: که منجر به کاهش طول عمر، سرطان خون و یا آب مروارید می شود.
2. مزمن: که منجر به ایجاد تومور، آب مروارید، یا مرگ زودرس می شود.
3. ژنتیکی: که سبب جهش در فرزندان می شود.

اثرات بهداشتی به بار، جرم، دامنه و انرژی پرتو تابیده شده، حلالیت خروجی در مایعات بدن و میل ترکیبی آن با اندام های مختلف بستگی دارد [۲]. یکی از خصوصیات مهم مواد رادیواکتیو تجزیه و فروپاشی طبیعی آن ها و کاهش خاصیت پرتوزایی آنها با گذشت زمان می باشد. زمان مورد نیاز برای کاهش پرتوزایی یک رادیو نوکلئویید به نصف مقدار اولیه آن به عنوان «نیمه عمر» شناخته می شود. دانستن این مقدار به تصمیم گیری در خصوص شیوه تصفیه و دفع رادیو نوکلئویید کمک می کند، مقادیر نیمه عمر برخی از رادیو ایزوتوپ ها در جدول ۲ داده شده است.

جدول ۲: مقادیر نیمه عمر برخی از رادیو ایزوتوپ ها

اندازه گیری پرتوزایی با کمک شمارشگر گایگر – مولر با دریچه انتهایی انجام می شود.

جابجایی مواد رادیواکتیو

مراحل مختلف استخراج، تصفیه، استفاده و باز فرآوری مواد رادیواکتیو به صورت خلاصه در ادامه بیان می شود:

1. استخراج: اورانیوم به شکل طبیعی به صورت UFO وجود دارد و به طور متوسط ۲۵ درصد از سنگ معدن را تشکیل می دهد.
2. فرآیند آسیاب کردن: اورانیوم از سنگ معدن آن توسط فرآیندهای خرد کردن، آمیختن، سوزاندن و شست و شو با اسید و قلیا استخراج می شود. محصول نهایی به وسیله تعویض یون، استخراج با حلال، فیلتراسیون و ترسیب به دست می آید. محصول اکسیدی به طور متوسط ۷۵ درصد وزنی را تشکیل می دهد.
3. تصفیه: اورانیوم به محصولات فلزی یا شیمیایی با خلوص قابل قبول برای مصرف به عنوان سوخت راکتور تبدیل می شود.
4. بازفرآوری سوخت: بعد از یک دوره بهره برداری معین، واکنش شکافت هسته ای بی اثر شده و اجزای سوخت به همراه مقدار کمی از اورانیوم مصرف شده از راکتور خارج می شود. پس از «سردسازی» به مدت ۳ الی ۴ ماه به منظور کاهش وسیع مقدار پرتوزایی، سوخت پرتوتابی شده به واحد جداسازی شیمیایی فرستاده می شود که در آنجا پلوتونیوم و اورانیوم مصرف نشده احیا می شوند. جداسازی شیمیایی توسط فرایند انحلال اسیدی و جداسازی با حلال مقدار زیادی فاضلاب رادیواکتیو تولید می کند. این فاضلاب در مخازن زیرزمینی ذخیره می شود.

ادامه مطلب را با دانلود فایل پیوستی مشاهده کنید.

حتما بخوانید:

⇐ تصفیه فاضلاب صنایع تولید روغن، مواد غذایی و صنایع وابسته

⇐ تصفیه فاضلاب پالایشگاه نفت

⇐ تصفیه فاضلاب صنایع تخمیر