يمكن للخرسانة النووية المسحوقة أن تحبس 98% من النفايات المشعة خلال 48 ساعة فقط
وجد باحثون في المملكة المتحدة أن الخرسانة المسحوقة من المواقع النووية التي تم إيقاف تشغيلها يمكن أن تحبس السترونتيوم 90 المشع لعقود من الزمن وتوفر طريقة أفضل لإدارة النفايات الملوثة. وأجرى الدراسة فريق بحث من جامعة مانشستر، والمختبر النووي الوطني في المملكة المتحدة (UKNNL)، وكذلك جامعة كليمسون. اكتشف الفريق أن الخرسانة المكسرة يمكنها التقاط السترونتيوم-90 والاحتفاظ به بشكل فعال. السترونتيوم 90، وهو نظير مشع للسترونتيوم ينتج عن الانشطار النووي، هو من بين الملوثات الإشعاعية الأكثر قدرة على الحركة الموجودة في مواقع مثل سيلافيلد في المملكة المتحدة وهانفورد في الولايات المتحدة. يبلغ عمر النصف حوالي 28.8 سنة؛ يتحلل إلى الإيتريوم 90 وينبعث منه جسيمات بيتا عالية الطاقة. يمكن أن يؤدي هذا الحل إلى تحسين الإدارة طويلة المدى للخرسانة الملوثة بشكل خفيف والتي يتم توليدها أثناء وقف التشغيل النووي. وقالت كاثرين موريس، رئيسة أبحاث BNFL وكبيرة مؤلفي الدراسة: “تعطينا هذه النتائج صورة أوضح عما يحدث عندما تتفاعل النفايات الخرسانية مع المياه الجوفية مع مرور الوقت”. يمثل حل النفايات غير المتوقع السترونتيوم 90 مصدر قلق بيئي كبير لأنه يمكن أن يتحرك عبر المياه الجوفية. ويوجد في نفايات المفاعلات النووية. في الواقع، أطلق حادث تشيرنوبيل كميات كبيرة من السترونتيوم 90. تم إطلاق النظير المشع أيضًا خلال كارثة فوكوشيما دايتشي النووية عام 2011. وفي الوقت نفسه، يؤدي وقف تشغيل المواقع النووية القديمة إلى توليد كميات متزايدة من الخرسانة الملوثة بشكل طفيف للتخلص منها في الموقع. لفهم كيفية تصرف هذه المادة مع مرور الوقت، قام الباحثون باختبار الخرسانة المسحوقة المقدمة من هيئة وقف التشغيل النووي. عالم بريطاني يفحص كيفية تفاعل الخرسانة المسحوقة مع السترونتيوم-90. حقوق الصورة: جامعة مانشستر ثم قاموا بخلطها بالمياه الجوفية الاصطناعية التي تحتوي إما على السترونتيوم المستقر أو كميات ضئيلة من السترونتيوم-90. استمرت التجارب لمدة ثلاثة أشهر في ظل سيناريوهين للتخلص. حالة واحدة مختومة ومنخفضة الأكسجين مع تعرض محدود للهواء. وتمثل الأخرى البيئات المكشوفة للهواء المشابهة للتخلص من المياه الضحلة في الموقع. قال موريس: “يُظهر عملنا أن الخرسانة المسحوقة لا تعمل فقط كمواد نفايات خاملة – بل يمكنها إزالة السترونتيوم من المحلول بشكل فعال والتمسك به في أشكال مستقرة على مدى فترات زمنية طويلة”. وفي ظل ظروف معايرتها بالهواء، أزالت الخرسانة المسحوقة حوالي 82% من السترونتيوم من المحلول خلال ثلاثة أشهر. وفي الوقت نفسه، أزالت الظروف الجوية المحدودة حوالي 14 بالمائة فقط خلال نفس الفترة. تسبب التعرض للهواء في تكوين الخرسانة لمعدن الكالسيت عن طريق التفاعل مع ثاني أكسيد الكربون. وبالنظر إلى أن السترونتيوم يمكن أن يحل محل الكالسيوم في البنية البلورية للكالسيت، فقد حبس المعدن العنصر المشع بشكل فعال في شكل مستقر. استراتيجية تنظيف جديدة استخدم الفريق بعد ذلك التحليل الطيفي لامتصاص الأشعة السينية وأكد أن السترونتيوم قد تم دمجه في الكالسيت المتكون حديثًا، مما يوفر آلية لإزالة السترونتيوم-90 من المياه الجوفية على المدى الطويل. واستكشف الفريق أيضًا ما إذا كانت معالجات الفوسفات يمكن أن تزيد من تحسين العملية. لقد اختبروا طريقتين. الأول تضمن إضافة الفوسفات أثناء التجربة. والثاني يتعلق بالمعالجة المسبقة للخرسانة مسبقًا. زادت كلتا الطريقتين من امتصاص السترونتيوم، حتى في ظل ظروف انخفاض الأكسجين. وفي الوقت نفسه، في الأنظمة المكشوفة للهواء المعالجة بالفوسفات، تمت إزالة ما يصل إلى 98 بالمائة من السترونتيوم من المحلول خلال 48 ساعة فقط. كما أدى الفوسفات إلى تكوين طبقات فوسفات الكالسيوم سيئة التبلور على السطح الخرساني. وفرت هذه الطلاءات مواقع إضافية لربط السترونتيوم ومنعته من الحركة حيث يتحلل تدريجياً إلى الزركونيوم المستقر. تشير النتائج التي توصل إليها الفريق إلى أن سحق الخرسانة وتعريضها للهواء أثناء إعادة التدوير أو الدفن الضحل يمكن أن يحسن بشكل كبير قدرتها على شل حركة الملوثات المشعة. يمكن لمعالجات الفوسفات أن تعزز الأداء في البيئات ذات الأكسجين المحدود. وخلص موريس إلى القول: “من خلال فهم الآليات التي تحبس السترونتيوم، يمكننا دعم القرارات الآمنة والمبنية على الأدلة بشكل أفضل بشأن التخلص منها في الموقع وإدارة الأراضي الملوثة إشعاعيًا على المدى الطويل”. وقد نشرت الدراسة في مجلة ACS ES&T Water.
تم النشر: 2026-07-03 14:24:00
