vi.llcitycouncil.org
Năng lượng & Môi trường

Làm thế nào để chất thải hạt nhân được vận chuyển?

Làm thế nào để chất thải hạt nhân được vận chuyển?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.


Chất phóng xạ

Chất phóng xạ là một số hợp chất dễ bay hơi nhất trên bề mặt hành tinh. Tuy nhiên, với công nghệ phù hợp, ngay cả một đoàn tàu cũng không thể xuyên thủng những tấm lá chắn ấn tượng giúp bảo vệ họ khỏi bất kỳ nguy hiểm nào trên đường, đường ray hoặc biển. Qua nhiều thập kỷ kỹ thuật tinh chỉnh, các nhà khoa học đã phát triển một cách cơ học mạnh mẽ bình vận chuyển hạt nhân. Những chiếc bình này có khả năng chịu đựng những nguy hiểm tiềm tàng và tàn khốc nhất khi được vận chuyển khắp nơi trên thế giới. Mặc dù nhiều người đặt câu hỏi về các hệ thống an toàn và các biện pháp được áp dụng để bảo vệ chất thải hạt nhân khỏi môi trường và mọi thứ khác khỏi những nguy cơ tiềm ẩn của bức xạ.

Việc chế tạo một chiếc bình để chở vật liệu nguy hiểm nhất thế giới không phải là việc dễ dàng. Bình phải đủ nặng để có đủ khả năng che chắn để ngăn bức xạ * xuyên qua thành bình. Mặc dù vậy thùng chứa vẫn phải đủ cứng để chịu được những tai nạn nghiêm trọng nhất. Tuy nhiên, không phải tất cả các loại vật liệu phóng xạ đều phát ra các dạng bức xạ giống nhau. Các kỹ sư phải bố trí và chế tạo các bình vận chuyển phóng xạ khác nhau để chứa các loại chất phóng xạ khác nhau. Chất phóng xạ trải dài hơn nhiều so với chỉ sử dụng nhiên liệu hạt nhân. Nó có nhiều trạng thái khác nhau, từ khí đến chất lỏng và chất rắn.

Chất thải hạt nhân

Chất thải hạt nhân thường là vật liệu còn lại sau khi nhiên liệu hạt nhân cạn kiệt. Mặc dù nhiên liệu hạt nhân rất giàu năng lượng nên nó không tạo ra nhiều chất thải hạt nhân. Ví dụ, nếu toàn bộ dân số Hoa Kỳ chỉ dựa vào năng lượng hạt nhân, mỗi người sẽ tạo ra 39,5 gam chất thải hạt nhân. Tương đương, nếu năng lượng thu được bằng cách đốt củi, mỗi cá nhân sẽ kết thúc bằng 10.000 kg.

Các dạng bức xạ khác nhau đòi hỏi các loại bảo vệ khác nhau

Các chất phóng xạ được phân loại dựa trên nguyên tố chịu trách nhiệm phát ra bức xạ. Nói chung, nguyên tố càng nặng thì năng lượng phóng xạ càng cao. Cũng có hai dạng bức xạ, ion hóaKhông ion hoá. Bức xạ không ion hóa cung cấp cho nguyên tử nhiều năng lượng hơn nhưng không làm cho nó thay đổi vật lý. Các dạng bức xạ không ion hóa phổ biến nhất là ánh sáng nhìn thấy, tia hồng ngoại, vi sóng, v.v. Mặc dù chúng là chất phóng xạ, nhưng chúng thường không gây nguy hiểm nhiều. Mặt khác, bức xạ ion hóa gây ra những thay đổi vật lý trong các phân tử, buộc chúng mất đi các electron hoặc tách rời hoàn toàn. Việc tách một nguyên tử ra sẽ dẫn đến một lượng bức xạ vô lý được giải phóng. Trong khi bức xạ có thể được kiểm soát và sử dụng cho những thứ lộng lẫy, nó phải được chứa trong thế giới mạnh nhất hộp đựng.

Việc tạo ra một bình cầu xứng đáng để bảo vệ nhân viên hạt nhân, công chúng và môi trường khỏi bị ô nhiễm hàng thập kỷ đòi hỏi phải được làm với độ chính xác cao nhất và chất lượng nghiêm ngặt để ngăn ngừa thảm họa.

* Bức xạ là năng lượng được phóng ra từ nguyên tử. Nó truyền đi như một sóng điện từ (giống như tia nắng mặt trời), hoặc như một hạt hạ nguyên tử đang di chuyển cực nhanh. Khi bức xạ chạm vào một nguyên tử khác, nó sẽ truyền toàn bộ năng lượng cho nguyên tử đó và có thể khiến nó nóng lên. Đó là thứ cho phép chúng ta nhìn thấy và giữ ấm cho chúng ta và đôi khi cung cấp năng lượng cho tất cả các thiết bị điện tử của chúng ta.

Các loại bình

Không phải tất cả các chất phóng xạ đều phát ra các mức bức xạ như nhau và do đó cần có các mức độ bảo vệ khác nhau được làm từ các vật liệu khác nhau. Các bình khác nhau cho các mục đích, chẳng hạn như các bình chứa nhỏ kín không rò rỉ được thiết kế để sử dụng để vận chuyển khí phóng xạ và đồng vị y tế. Vận chuyển nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng cần được bảo vệ nhiều nhất. Bình vận chuyển hạt nhân có thể nhiều hơn50 tấn!

Thùng chứa chất thải hạt nhân [Nguồn ảnh:Wikimedia Commons]

Mức độ bảo vệ phụ thuộc vào hai yếu tố chính: lượng vật liệu được vận chuyển và loại bức xạ được phát ra.

Các hạt phóng xạ nhỏ phát ra bức xạ năng lượng thấp hơn, thường là của các bộ phát hạt beta. Các thiết bị phát hạt beta có thể dễ dàng bị che chắn với sự che chắn bức xạ tối thiểu. Vì các hạt rất nhỏ, vấn đề lớn nhất phát sinh từ khả năng bị đứt gãy hoặc không hoàn hảo. Một vết nứt có thể cho phép các hạt nhỏ rò rỉ từ vật chứa và ra ngoài thế giới. Mặc dù vậy, các vật chứa không bắt buộc phải cứng như các dạng bức xạ ion hóa khác.

Các nguyên tử nặng hơn phát ra năng lượng cao hơn nhưbức xạ gamma.Tia gamma cần được che chắn nhiều hơn đáng kể vì chúng là tia năng lượng cao nhất trong tất cả các bức xạ. Các nguyên tử lớn, như uranium, tạo ra nhiều bức xạ gamma nhất. Trong tâm của nguyên tử là các proton và neutron. Nơtron là chất hấp thụ bức xạ gamma tuyệt vời khiến chúng trở thành lá chắn tuyệt vời chống lại tia gamma. Càng nhiều neutron, vật chứa càng tốt, đó là lý do tại sao các nguyên tố cực nặng được sử dụng để chứa bức xạ năng lượng cao. Thép, chì, bê tông, và đôi khi thậm chí uranium cạn kiệt được sử dụng để chế tạo thùng chứa - thùng chứa lớn nhất có khối lượng khô trở lên 50 tấn.

Xây dựng một lá chắn không thể xuyên thủng

Các bức tường của thùng chứa có thể được Dày 35 cm để đảm bảo không có bức xạ gamma nào thoát ra ngoài. Một bình liền mạch được tạo ra để chứa bức xạ gamma bằng cách rèn phần thân ra khỏi một đơn vị thép rắn. Trớ trêu thay, bức xạ gamma được sử dụng để kiểm tra từng inch của bình trước khi nó đi vào hoạt động. Nhân viên chính phủ nắm giữ các quy tắc và thông lệ an toàn cực kỳ cao được thực thi nghiêm ngặt.

Một số chất phóng xạ cần được bao bọc bởi một lớp chì dày. Chì là một trong những kim loại mềm nhất, mặc dù là một trong những kim loại hấp thụ bức xạ tốt nhất. Tấm chắn chì ngăn bức xạ tiếp xúc với vỏ ngoài bình. Trong khi bức xạ gamma rất dễ chứa, nó có thể ion hóa các hạt khác và buộc chúng giải phóng các dạng bức xạ nguy hiểm hơn. Mặc dù vậy, để đảm bảo các bình đầy đủ, nhân viên chính phủ tuân thủ các quy trình an toàn nghiêm ngặt nhất để ngăn ngừa tai nạn xảy ra.

Cách Vật liệu Phóng xạ được Chuẩn bị và Vận chuyển

Trọng lượng tuyệt đối của bình hạt nhân ngăn hầu hết chất thải hạt nhân được vận chuyển bằng đường hàng không. Hầu hết chất phóng xạ sử dụng cùng các tuyến đường vận chuyển mà công chúng đi lại, đặc biệt là bằng tàu hỏa.

Sau khi sử dụng nhiên liệu hạt nhân, nó vẫn chứa 96% uranium, 1% plutonium và 3% sản phẩm phân hạch (từ phản ứng hạt nhân) cũng như một số transuranics (những gì còn lại sau khi uranium phân hủy). Trong quá trình hoạt động, một lò phản ứng hạt nhân hoạt động ở khoảng300 độ. Mặc dù vậy, bên trong lõi lò phản ứng, nhiệt độ có thể vượt quá1000 độ. Sau khi sử dụng, nhiên liệu vẫn còn rất nóng. Nó phải được làm mát trong khoang chứa nhiên liệu đã qua sử dụng trong nhiều tháng trước khi nó có thể được vận chuyển an toàn trong bình vận chuyển. Các bể chứa nhiên liệu đã qua sử dụng thường là các bể làm mát khổng lồ chứa chất phóng xạ cho đến khi nó đạt đến mức bền vững.

Sau khi làm mát, nhiên liệu được đặt trong một thùng phù hợp. Một số thùng có thể chứa nhiên liệu đã sử dụng lên đến120 năm! Tuy nhiên, đôi khi nhiên liệu được yêu cầu vận chuyển trên quãng đường dài. Mặc dù nó có thể đã mất nhiều tháng để nguội đi nhưng nhiên liệu vẫn rất nóng.

Hầu hết các bình vận chuyển đều chứa đầy nước để hấp thụ một phần nhiệt năng. Mặc dù, trong khu vực hạn chế, chỉ có nước thường là không đủ. Các cánh tản nhiệt thường được tích hợp bên ngoài thùng vận chuyển để phân tán nhiệt vào khí quyển. Bình liên tục chuyển động sau khi được đặt trên xe để cung cấp một luồng không khí liên tục. Việc vận chuyển liên tục cũng hạn chế thời gian bình tiếp xúc với vật chứa dễ bị tổn thương hơn, mặc dù bình thực tế không thể xuyên thủng.

Vận chuyển nguy hiểm như thế nào?

Vận chuyển phóng xạ là một hoạt động an toàn chính xác và hoàn hảo được thực hiện hàng ngày trên toàn cầu mà không xảy ra sự cố. Theo Hiệp hội Hạt nhân Thế giới, khoảng 20 triệu lô hàng thuộc mọi kích cỡ có chứa chất phóng xạ được vận chuyển thường xuyên trên toàn thế giới hàng năm trên đường bộ, đường sắt và tàu thủy. Qua nhiều năm, chất phóng xạ đã được vận chuyển hàng triệu km trên toàn thế giới. Mặc dù đã có những vụ tai nạn nhỏ xảy ra trong nhiều thập kỷ, nhưng chưa bao giờ có một container nào có thiết bị phóng xạ cao bị rò rỉ ra môi trường.

Đảm bảo an toàn thông qua kiểm tra nghiêm ngặt

Mặc dù các chuyên gia kỹ thuật hạt nhân có năng lực trong công việc của họ, nhưng không có gì còn để may rủi. Các giao thức hạt nhân quốc tế yêu cầu tất cả các cơ quan phải thực hiện thử nghiệm rộng rãi trên bất kỳ container vận chuyển nào trước khi nó được triển khai vào thế giới thực.

Một cuộc thử nghiệm như vậy được thực hiện vào năm 1984 bởi British Nuclear Fuels đã điều tra độ bền của các thùng chứa hạt nhân của họ trong "Chiến dịch Smash Hit". Các sự kiện khó xảy ra nhất đã được đưa vào thử nghiệm ở mức độ khắc nghiệt nhất trong điều kiện tồi tệ nhất để xem các bình có thể hoạt động và chứa chất thải hạt nhân tốt như thế nào.

Bình trải qua hầu hết các thử nghiệm đều thất bại trong một trong các thử nghiệm thả rơi ở độ cao 8 mét. Một lượng nhỏ nước được giải phóng khi thùng chứa đập xuống đất với một lực mạnh. Trong khi bình phun gần như không chứa bức xạ và không gây nguy hiểm cho môi trường, Sellafield Ltd (chính thức được gọi là Nhiên liệu hạt nhân của Anh) đã thiết kế lại bình để chịu được lực hoàn toàn trước khi nó được sử dụng với nhiên liệu đã qua sử dụng. Các thí nghiệm sau đây đã chứng minh thành công khả năng của vật chứa khi nó bị tác động bởi các tình huống khắc nghiệt nhất.

Luôn có rủi ro cố hữu liên quan khi xử lý chất phóng xạ. Tuy nhiên, các chính sách nghiêm ngặt điều chỉnh bất kỳ khía cạnh nào liên quan đến chất phóng xạ cũng như thực hành kỹ thuật chính xác làm giảm đáng kể khả năng xảy ra tai nạn. Các chính sách hạt nhân liên tục được sửa đổi và cải cách để đảm bảo an toàn cho công chúng.

Do Maverick Baker viết kịch bản


Xem video: Lò phản ứng hợp hạch vẫn đang được hoàn thiện