science >> Wetenschap >  >> Fysica

Hoe radioactieve opruiming werkt

Een Japanse vrouw ondergaat op 5 april een screeningstest voor mogelijke nucleaire straling 2011, in Koriya, Prefectuur Fukushima, Japan. De opruiming van Fukushima Daiichi is een enorme onderneming. Bekijk meer foto's van rampen met kernsmeltingen. Athit Perawongmetha/Getty Images

Reeds aan het bijkomen van de verwoesting van een aardbeving en een tsunami in maart 2011, Japan stond voor een andere ontmoedigende hindernis op zijn weg naar herstel:het opruimen van de beschadigde kerncentrale van Fukushima Daiichi. Nadat de aardbeving en de daaropvolgende tsunami de koelsystemen van de faciliteit hadden beschadigd, exploitanten van fabrieken werkten onvermoeibaar om de kernsmelting in Fukushima Daiichi te beperken en het vrijkomen van radioactief materiaal in de omgeving te beperken.

Het onder alle omstandigheden opruimen van radioactief materiaal kan een ingewikkelde, dure onderneming, en Fukushima Daiichi zal geen uitzondering zijn. Hidehiko Nishiyama, een woordvoerder van het Japanse agentschap voor nucleaire veiligheid, heeft al aangekondigd dat het maanden zal duren voordat het bureau de situatie in de fabriek volledig onder controle heeft, en sommige experts schatten dat de opruimingsinspanning jaren of zelfs decennia kan duren. Bovendien, de kosten van het opruimen zouden gemakkelijk de kosten van het bouwen van de energiecentrale in de eerste plaats kunnen overstijgen [bron:Klotz].

Om te begrijpen waarom het opruimen van radioactieve stoffen zo vervelend en kostbaar is, het helpt om te weten waarom radioactief materiaal überhaupt zo gevaarlijk is. Radioactief materiaal, in tegenstelling tot de meeste materie, inherent instabiel is. Overuren, de kernen van radioactieve atomen zenden uit wat bekend staat als ioniserende straling , die in drie primaire vormen kan komen: alfadeeltjes , bètadeeltjes en gamma stralen . Onder bepaalde omstandigheden, elk van de drie kan mensen schaden, het stelen van elektronen van atomen en het vernietigen van chemische bindingen. In tegenstelling tot alfa- en bètadeeltjes, echter, gammastralen kunnen rechtstreeks door het lichaam gaan, ravage aanrichten in het proces. Inderdaad, foutieve pogingen van het lichaam om die schade te herstellen, kunnen leiden tot kankercellen.

Uranium en zijn bijproduct, plutonium, beide produceren gammastraling op niveaus die extreem gevaarlijk zijn voor de mens - zelfs een korte blootstelling aan een kleine hoeveelheid plutonium kan dodelijk zijn, bijvoorbeeld -- maar kernenergie zou onmogelijk zijn zonder hen. Dankzij strenge veiligheidsnormen en -mechanismen, echter, werknemers in kerncentrales (en overal waar radioactief materiaal wordt verwerkt) komen zeer zelden in contact met schadelijke stralingsniveaus.

Nog altijd, deze faciliteiten kunnen niet eeuwig blijven werken, en dat is wanneer radioactieve opruiming nodig is. In feite, het is nodig in verschillende situaties, niet alleen instortingen. Een kernwapen ontmantelen? Radioactief medisch afval afvoeren? Je zult de zeer ingewikkelde beproeving moeten doorstaan ​​die het opruimen van radioactieve stoffen is. Voordat het proces kan beginnen, bemanningen hebben de apparatuur nodig om het werk te doen. We zullen ontdekken welke betrouwbare tools technici nu gebruiken.

Inhoud
  1. Instrumenten van de radioactieve handel
  2. Radioactiviteit opvegen
  3. Verwijdering van radioactief afval

Instrumenten van de radioactieve handel

Geigertellers blijken onmisbaar als je met nucleaire besmetting werkt. Don Farrall/Getty Images

Zoals elk bureau dat bij de opruiming betrokken is je zal vertellen, veiligheid staat voorop. Overeenkomstig, al het personeel dat onder mogelijk schadelijke stralingsniveaus werkt, draagt ​​dikke vinylpakken, maskers en rubberen laarzen die ten minste een percentage van de schadelijke straling kunnen blokkeren.

Natuurlijk, in plaats van te vertrouwen op veiligheidsuitrusting om hen te beschermen, werknemers zouden straling zoveel mogelijk liever helemaal vermijden. Daartoe, bemanningen dragen vaak geigertellers die hen zowel de richting als de intensiteit van een stralingsbron geven. In aanvulling, werknemers kunnen dragen dosismeters , draagbare apparaten die de hoeveelheid stralingsblootstelling bijhouden die werknemers tijdens hun dienst ontvangen. Deze apparaten zijn bijzonder nuttig wanneer werknemers weten dat ze intense doses straling zullen ontvangen en een waarschuwing nodig hebben om de locatie te verlaten zodra die dosering schadelijke niveaus nadert.

Afhankelijk van het soort operatie, bemanningsgroottes kunnen sterk variëren. In Fukushima Daiichi, een relatief klein team van 300 arbeiders worstelde om de energiecentrale te stabiliseren, zodat grotere opruimingsinspanningen konden beginnen [bron:Boyle]. Na de ramp in Tsjernobyl - algemeen beschouwd als het ergste ongeval dat ooit in een kerncentrale heeft plaatsgevonden - rond 600, 000 arbeiders waren betrokken bij de opruiming, en de gebieden rond de energiecentrale zijn nu pas veilig om met korte tussenpozen te bezoeken [bron:U.S. NRC].

Interessant genoeg, decontaminatieploegen gebruiken vaak dezelfde dweilen, bezems, schoppen en borstels om hun werk uit te voeren dat u bij een plaatselijke ijzerhandel zou kunnen vinden.

Dankbaar, menselijke werkers hoeven niet elk aspect van een stralingsopruiming aan te pakken. Bijvoorbeeld, Duitsland bood twee robots aan om te helpen bij het stabiliseren en, uiteindelijk, ontsmetten van Fukushima Daiichi. Andere robots kunnen alles aan, van het ontmantelen van atoombommen tot het repareren van vastgelopen apparatuur in zeer radioactieve omgevingen. In sommige gevallen, de robots zelf raken zo besmet dat ze uiteindelijk als radioactief afval worden gesloopt.

In het geval van verbruikte splijtstofstaven, zowel warmte als straling zijn een punt van zorg. Dus, arbeiders gebruiken heel veel water om dergelijke materialen te koelen en hun straling in te dammen, soms jaren achtereen. Samen met water, beton, glas en vuil blijken redelijk effectief bij het opslaan van radioactief materiaal, vooral in combinatie met insluitingsvaten en opslagfaciliteiten.

E. Coli bestrijdt radioactieve vervuiling

Als je bent zoals veel mensen, je hebt allerlei antibacteriële zeep en reinigingsmiddelen in huis. Het is enigszins ironisch, dan, dat wetenschappers een manier hebben gevonden om de beruchte bacteriën te gebruiken E coli de omgeving af te speuren. Door de bacteriën te combineren met inositolfosfaten - een landbouwafvalmateriaal - kunnen wetenschappers uranium eerst aan de fosfaten binden en vervolgens het uranium oogsten om het uit het milieu te verwijderen. Als bijkomend voordeel, het proces produceert uranium bijna net zo goedkoop als traditionele mijnbouw.

Radioactiviteit opvegen

Stel je voor dat je je keukenvloer moet vegen en dan niet alleen het vuil moet weggooien, maar ook de bezem, de stoffer en zelfs de prullenbak waar je alles in hebt gegooid. Dat scenario geeft je een idee van de moeilijkheid en de kosten van het opruimen van radioactiviteit; werknemers moeten de bron van de straling aanpakken en alles wat die bron heeft besmet. Maar hoe moeilijk het proces ook kan zijn, het is niet altijd ingewikkeld. Vaak, arbeiders zijn belast met eenvoudige klusjes zoals het opvegen van laagradioactief materiaal, oppervlakken afvegen met ontsmettende chemicaliën en afval verzamelen voor verwijdering.

Een groot deel van de uitdaging komt voort uit het feit dat radioactief materiaal zich op verschillende manieren naar het milieu kan verspreiden - vooral als er iets misgaat - waardoor opruimen exponentieel moeilijker wordt. Bijvoorbeeld, radioactieve deeltjes kunnen in het grondwater sijpelen, uitmonden in nabijgelegen meren, rivieren en oceanen, zweven door de atmosfeer en zelfs vee en gewassen besmetten. Elk type milieuverontreiniging vraagt ​​om een ​​andere reactie.

Wanneer radioactief materiaal het grondwater verontreinigt, organisaties zoals het Amerikaanse Environmental Protection Agency (EPA) houden toezicht op de bouw van grondwateronttrekkings- en behandelingsfaciliteiten. Als de grond zelf verontreinigd is, anderzijds, het kan nodig zijn om te worden geëxtraheerd en begraven in een insluitingsfaciliteit of zelfs ingepakt in beton. Wanneer radioactief materiaal zich in grote watermassa's of in de atmosfeer verspreidt, decontaminatie kan onmogelijk zijn. In dergelijke gevallen, vis, vee en producten worden nauwlettend gecontroleerd op verhoogde niveaus van radioactiviteit.

Ongeacht het soort vervuiling, het opdweilen van radioactieve stoffen is een gevaarlijke taak, en geduld is soms de beste manier om een ​​site veilig te ontsmetten. Al het radioactieve materiaal vervalt in de loop van de tijd, uiteindelijk uiteenvallen in stabiele - en veilige - dochterelementen. En hoewel dit proces voor hoogradioactief afval duizenden jaren duurt, het gebeurt veel sneller voor laagactief afval zoals veiligheidsuitrusting en water dat in een kerncentrale wordt gebruikt. Overeenkomstig, afval wordt vaak jarenlang of zelfs tientallen jaren opgeslagen op de plaats waar het werd geproduceerd voordat het op de juiste manier werd verwijderd.

Omdat het opruimen van radioactief materiaal zo gevaarlijk is, het is sterk gereguleerd over de hele wereld. In de Verenigde Staten, federale agentschappen zoals de EPA, het ministerie van Energie en het Nuclear Regulatory Committee hebben veiligheidsrichtlijnen opgesteld, licenties afgeven om kerncentrales te exploiteren en toezicht te houden op eventuele opruimingsinspanningen.

Acuut stralingssyndroom

Daten, de ramp in Tsjernobyl van 1986 geldt als de grootste ramp in de geschiedenis van kernenergie, tientallen werknemers worden blootgesteld aan intense stralingsniveaus. Binnen enkele weken, 28 van hen waren overleden na het ontwikkelen van acuut stralingssyndroom (ARS).

Personen met ARS ontwikkelen onmiddellijk symptomen zoals misselijkheid, braken en diarree, gevolgd door een periode van schijnbaar perfecte gezondheid. Het duurde niet lang, echter, slachtoffers vallen terug in een toestand van ernstige ziekte die, afhankelijk van de hoeveelheid straling die een persoon heeft ontvangen, kan vaak tot de dood leiden. Omdat ARS zo verwoestend is, werknemers zijn uiterst voorzichtig bij het werken met nucleair materiaal.

Lees verder

Verwijdering van radioactief afval

De sanering van een site als Fukushima Daiichi is pas echt voltooid als het radioactieve materiaal van de site veilig is verwijderd. verbruikte splijtstofstaven, bijvoorbeeld, blijven duizenden jaren gevaarlijk nadat ze uit een energiecentrale zijn verwijderd [bron:U.S. EPA]. En terwijl wetenschappers en onderzoekers onvermoeibaar werken om manieren te vinden om het gevaar van de steeds groter wordende hoeveelheden nucleair afval die elk jaar worden gegenereerd, te neutraliseren, voor nu is de enige optie die we hebben om het op te slaan. Maar waar? Ten slotte, de hoeveelheid radioactief afval neemt elke seconde toe, met experts die de generatie van nog eens 400 voorspellen, 000 ton (363, 000 ton) in de komende twee decennia [bron:World Nuclear Association].

In het geval van afval-emitterende laagactieve straling, het verwijderingsproces verschilt niet wezenlijk van het brengen van afval naar de plaatselijke stortplaats. Terwijl ingenieurs moeten oppassen dat dergelijke materialen zich onder geen enkele omstandigheid verspreiden of de lokale watervoorziening vervuilen, deze stortplaatsen bevinden zich doorgaans dicht bij het oppervlak.

Voorzieningen die zijn ontworpen om hoogradioactief afval op te slaan, anderzijds, zijn veel robuuster. De Yucca Mountain-faciliteit in Nevada, bijvoorbeeld, meer dan $ 13 miljard kosten om radioactieve materialen te bouwen en op te slaan 1, 300 meter onder de grond in een netwerk van afgeschermde tunnels, maar wetenschappers en beleidsmakers debatteren nog steeds over het vermogen om zijn lading veilig te bevatten [bronnen:Associated Press, Eureka-district].

De bouw van een opslagplaats voor nucleair afval is slechts de eerste stap in de richting van de verwijdering van hoogradioactief materiaal. Volgende, het materiaal moet voor transport in speciaal ontworpen metalen vaten worden geplaatst. Omdat er tijdens het transport allerlei ongelukken kunnen gebeuren, de vaten zijn ontworpen om alles te weerstaan, van 30 voet (9 meter) vallen tot 1475 graden Fahrenheit (802 graden Celsius) branden [bron:Eureka County]. deze vaten, gemaakt van roestvrij staal, titanium en andere legeringen, maak vervolgens de reis van de plaats van herkomst naar de opslagplaats voor kernafval waar de vaten duizenden jaren kunnen blijven.

Niet alle landen kiezen ervoor om hoogactief kernafval op te slaan zoals de Verenigde Staten, in plaats daarvan herverwerking van de brandstof en hergebruiken om meer vermogen te genereren. Nog altijd, opwerking elimineert niet de noodzaak om nucleair materiaal op te slaan, verwijdering een kritieke kwestie maken voor elk land dat kernenergie gebruikt

Zoals je je misschien kunt voorstellen, het opruimen en verwijderen van nucleair afval is een kostbare onderneming. De Britse nucleaire ontmantelingsautoriteit schatte dat de kosten voor het opruimen van alle 20 radioactieve locaties van het land $ 160 miljard zouden bedragen, bijvoorbeeld [bron:Macalister]. Nog altijd, voorstanders van kernenergie zeggen toegang tot een betrouwbare, schone en overvloedige energiebron de kosten voor het onderhoud en de reiniging van nucleaire installaties meer dan rechtvaardigt.

Hoe veel is te veel?

We weten allemaal dat straling schadelijk is, maar de realiteit is dat we niet kunnen ontsnappen aan een bepaald niveau van blootstelling. Maar hoeveel straling is er nodig om iemand kwaad te doen? Achtergrondstraling en röntgenstraling leveren veel te weinig straling om schade aan te richten, net als wonen in de buurt van een kerncentrale of zelfs een uur rondlopen op de plek van de ramp in Tsjernobyl. In werkelijkheid, alleen bemanningen die rechtstreeks met radioactief materiaal werken, krijgen ooit genoeg straling om hun gezondheid in gevaar te brengen, en zelfs dan alleen in zeldzame gevallen. Nog altijd, technici die aan de stabilisatie van de fabriek in Fukushima Daiichi werkten, erkenden dat ze direct gevaar liepen en bleven doorgaan, die ware moed illustreren in het belang van hun land.

Oorspronkelijk gepubliceerd:12 april 2011

Veelgestelde vragen over radioactieve opruiming

Is radioactief materiaal gevaarlijk?
Radioactief materiaal kan zeer gevaarlijk en onstabiel zijn. Als de tijd voorbij gaat, radioactieve atomen zenden ionisatiestraling uit die bekend staat als alfa, bèta- en gammastraling, die schadelijk zijn voor de mens.
Welke vloeistof wordt gespoten om straling op te ruimen?
Radiacwash-vloeistof wordt gebruikt in gebieden die kwetsbaar zijn voor straling, zoals laboratoria, ziekenhuizen en reactorfaciliteiten. Het staat bekend als de meest effectieve oplossing voor decontaminatie, waardoor een veilige en snelle eliminatie van het stralingsspectrum mogelijk is.
Is Tsjernobyl nog steeds radioactief?
Hoewel de vierde reactor van de kerncentrale van Tsjernobyl in 1986 ontplofte, de radioactieve bronnen daar worden nog steeds als actief beschouwd. In feite, er wordt gezegd dat het de komende 20 jaar radioactief zal blijven, 000 jaar.

Veel meer informatie

gerelateerde artikelen

  • Hoe gemakkelijk is het om een ​​atoombom te stelen?
  • Hoe zou de nucleaire winter eruit zien?
  • Hoe de Japanse nucleaire crisis werkt
  • Kunnen mensen vergiftigd raken door directe blootstelling aan polonium-210?
  • Hoe een kernreactor werkt
  • Hoe kernenergie werkt
  • Hoe nucleaire straling werkt
  • Is kernenergie veilig?
  • 5 grootste kernreactoren

Meer geweldige links

  • U.S. Nuclear Regulator Commission - Kernreactoren
  • Planet Save - Stralingsinfographic
  • BLDGBLOG - Een miljoen jaar isolatie:een interview met Abraham van Luik

bronnen

  • Geassocieerde pers. "13 miljard dollar later, kernafvallocatie op doodlopende weg." 5 maart, 2009. (1 april 2011) http://www.msnbc.msn.com/id/29534497/ns/us_news-environment/
  • Bennett, Simeon en Yuriy Humber. "Japan karnt door 'heldhaftige' arbeiders die stralingslimieten voor mensen bereiken." Bloomberg. 18 maart, 2011. (31 maart, 2011) http://www.bloomberg.com/news/2011-03-17/japan-churns-through-heroic-workers-hitting-radiation-limits-for-humans.html
  • Boyle, Christina. "Leden van Japan's 'Fukushima 50' zijn in het reine gekomen met het feit dat ze kunnen sterven aan straling." New Yorkse dagelijkse post. 1 april, 2011. (1 april 2011) http://www.nydailynews.com/news/world/2011/04/01/2011-04-01_members_of_ japans_fukushima_50_have_come_to_terms_with_the_fact_they_may_die_fro.html
  • Centrum voor ziektecontrole en Preventie. "Acute Radiation Syndrome (ARS):een informatieblad voor het publiek." (31 maart, 2011) http://www.bt.cdc.gov/radiation/ars.asp
  • ChannelAsiaNews.com. "De nucleaire opruiming in Japan kan 'decennia' duren." 23 maart, 2011. (31 maart, 2011) http://www.channelnewsasia.com/stories/afp_asiapacific/view/1118189/1/.html
  • CNBC. "Duitsland biedt Japanse robots aan voor nucleaire opruiming." 30 maart 2011. (1 april 2011) http://www.cnbc.com/id/42343341/Germany_offers_Japan_robots_for_nuclear_clean_up
  • Bureau voor kernafval in Eureka County. "Yucca Mountain -- Veelgestelde vragen." (4 april, 2011) http://www.yuccamountain.org/faq.htm
  • Falck, W. Eberhard. "Milieusanering:strategieën en technieken voor het reinigen van radioactief besmette locaties." IAEA. (31 maart, 2011) http://www.iaea.org/Publications/Magazines/Bulletin/Bull432/43205682024.pdf
  • Gore, Pamela JW "Radioactieve Dating." Georgia Perimeter College. 27 november 2002. (1 april 2011) http://facstaff.gpc.edu/~pgore/geology/geo102/radio.htm
  • Harlan, Chico. Vastag, Brian. "De stralingsniveaus in de Japanse kerncentrale bereiken nieuwe hoogtepunten." 28 maart 2011. (31 maart, 2011) http://www.washingtonpost.com/world/radiation-levels-reach-new-highs-as-conditions-worsen-for-workers/2011/03/27/AFsMLFiB_story.html
  • vrolijk, David, Hiroko Tabuchi en Keith Bradsher. "Bedorven water bij 2 reactoren verhoogt alarm voor Japanners." 27 maart 2011. (31 maart, 2011) http://www.nytimes.com/2011/03/28/world/asia/28japan.html?_r=3&hp
  • Klotz, Irene. "Contaminatie opruimen een ontmoedigend vooruitzicht." Ontdekkingsnieuws. 16 maart 2011. (31 maart, 2011) http://news.discovery.com/earth/zooms/nuclear-contamination-cleanup-110316.html
  • KNC "Japan's nucleaire opruiming:Jimmy Carter en Fukushima." De econoom. 2 april, 2011. (3 april, 2011) http://www.economist.com/blogs/banyan/2011/04/japans_nuclear_clean-up
  • Macalister, Terry. "Kosten van nucleaire sanering stijgen tot £ 73 miljard." De Wachter. 11 oktober 2007. (1 april 2011) http://www.guardian.co.uk/business/2007/oct/11/nuclearindustry.environment
  • Handelaar, Brian. "Hoeveel locaties slaan nucleair afval op in het hele land?" PlanetGreen.com. 24 februari 2009. (31 maart, 2011) http://planetgreen.discovery.com/tv/go-for-the-green/green-brain-nuclear-waste.html
  • Munroe, Randall. "Straling Dosis Grafiek." Maalbaar. (1 april, 2011) http://4.mshcdn.com/wp-content/uploads/2011/03/radiation-xkcd.png
  • Robert, Graham en Dylan McClain. "Hoe stralingsbesmetting kan reizen." 26 maart 2011. (31 maart, 2011) http://www.nytimes.com/interactive/2011/03/24/world/asia/how-radiation-contamination-can-travel.html?ref=asia
  • WetenschapDagelijks. "Nieuw materiaal toont grote belofte voor nucleaire opruiming." 5 maart, 2008. (31 maart, 2011) http://www.sciencedaily.com/releases/2008/03/080303190649.htm
  • WetenschapDagelijks. "Afval gebruiken om uraniumafval terug te winnen." 19 september 2009. (31 maart, 2011) http://www.sciencedaily.com/releases/2009/09/090907013804.htm
  • Amerikaanse ministerie van Energie. "Nucleaire veiligheid." (31 maart, 2011) http://www.energy.gov/safetyhealth/nuclearsafety.htm
  • Amerikaanse ministerie van arbeid. "Werknemers voor het verwijderen van gevaarlijke stoffen." 17 december 2009. (31 maart, 2011) http://www.bls.gov/oco/ocos256.htm
  • Amerikaanse Environmental Protection Agency. "Opruimen van radioactief besmette locaties." 15 maart, 2011. (31 maart, 2011) http://www.epa.gov/rpdweb00/cleanup.html#fusrap
  • Amerikaanse Environmental Protection Agency. "Verwijdering van natuurlijk voorkomende en door versneller geproduceerde radioactieve materialen." 4 oktober 2007. (31 maart, 2011) http://www.epa.gov/rpdweb00/docs/radwaste/402-k-94-001-narm.html
  • Amerikaanse Environmental Protection Agency. "Ioniserende en niet-ioniserende straling." 24 maart 2011. (31 maart, 2011) http://www.epa.gov/rpdweb00/understand/index.html
  • Amerikaanse Environmental Protection Agency. "Laag radioactief afval." 4 oktober 2007. (31 maart, 2011) http://www.epa.gov/rpdweb00/docs/radwaste/402-k-94-001-llw.html
  • Amerikaanse Environmental Protection Agency. "Opruiming van radioactief afval:een milieuperspectief." 1 oktober 2010. (31 maart, 2011) http://www.epa.gov/rpdweb00/docs/radwaste/index.html