Գեոհալեցում

[մինի|[Ճառագայթաակտիվ թափոններ|Ճառագայթաակտիվ թափոնների կոնտեյների մոդելը Գերմանական թանգարանում (Մյունխեն)]]
**Գեոհալեցում,** կամ **հողահալեցում** (**'), բարձր տեխնոլոգիական գործընթաց, որն օգտագործվում է [[Ճառագայթաակտիվ թափոններ|վտանգավոր թափոնների]] [[Թափոնների մշակում|մշակման]] համար: Այն հիմնված է [[Վիտրիֆիկացիա|վիտրիֆիկացիայի]] (ապակեացման) սկզբունքի վրա, որի ժամանակ [[Թափոններ|թափոնները]] վերածվում են կայուն, [[Ապակի|ապակենման]] նյութի․ վտանգավոր, աղտոտված նյութը (օրինակ՝ [[Ճառագայթաակտիվ թափոններ|ռադիոակտիվ թափոններ]] և [[ծանր մետաղներ]]) խառնվում է պարզ [[Հող|հողի]], արդյունաբերական [[Հանքանյութ|հանքանյութերի]] [[Խառնուրդներ|խառնուրդի]] և/կամ ապակու փշրանքների հետ և [[Հալում|հալվում]]՝ ստեղծելով չափազանց կարծր և արտահոսքի նկատմամբ դիմացկուն ապակե արտադրանք։  Ապակեացման գործընթացը պարփակում է սկզբնական խառնուրդում առկա գրեթե բոլոր անօրգանական աղտոտիչները (այսինքն՝ [[ռադիոնուկլիդներ]] և [[ծանր մետաղներ]])՝ ներառելով դրանք ապակե մատրիցայի մեջ։ Հալույթի մեջ առկա օրգանական թափոնները ոչնչացվում են [[Պիրոլիզ|պիրոլիզի]] միջոցով, իսկ հալեցման գործընթացում անջատված գազային աղտոտիչները որսվում և ֆիլտվում են առանձին։

ԱՄՆ Էներգետիկայի դեպարտամենտի Խաղաղօվկիանոսյան հյուսիսարևմտյան ազգային լաբորատորիայի (PNNL) 1980 թվականին մշակված GeoMelt գործընթացը կիրառվում է երկու եղանակներով. 

* թաղված ռադիոակտիվ և վտանգավոր թափոնների [[In situ|տեղում (in-situ]]) մշակում, որը կոչվում է ենթամակերևույթային հարթ ապակեացում (**' - SPV)
* կաթսայի մեջ ապակեացում (** - ICV)՝ ex-situ մշակում, որտեղ ռադիոակտիվ և վտանգավոր թափոններն ապակեացման են ենթարկվում հրակայուն ծածկույթով պողպատե կաթսայի մեջ։

## Գործընթաց
### Վիտրիֆիկացիա
Գեոհալեցումը հիմնված է ապակոանման զանգվածի ձևավորման գործընթացի՝ ապակու ձուլման սկզբունքի վրա: Նյութերի ցանկացած խառնուրդ արդյունավետորեն ապակեացնելու համար պետք է առկա լինեն ապակու առաջացմանը նպաստող նյութեր (կոչվում են ապակեձուլիչ նյութեր): Այս նյութերը սովորաբար պարունակում են սիլիցիում և թթվածին, որոնք առկա են հողերի մեծ մասում:

Այս գործընթացի արդյունավետությունը մեծապես կախված է նրանից, թե որքան թափոն է հնարավոր խառնվել ապակեձուլիչների հետ։ Արդյունաբերական մասշտաբի հալեցումները ցույց են տվել, որ կայուն ապակենման միացություն է առաջանում նույնիսկ այն դեպքում, երբ սկզբնական հալույթի խառնուրդը պարունակում է ընդհանուր քաշի մինչև 33-40% (կախված թափոնների տեսակից)։

### Հալեցում
Նախ, թափոնները խառնվում են ապակեացնող նյութով խառնված հողի հետ մեծ կաթսայում, որտեղ տեղադրված են էլեկտրոդներ (էլեկտրական հաղորդիչներ), որոնք համապատասխանում են խառնուրդը տաքացնելու համար: Օգտագործվող կասան կամ ստորգետնյա է (ենթամակերևույթային հարթ ապակեացում կամ SPV), կամ վերգետնյա (կաթսայի մեջ ապակեացում կամ ICV):  Երկու դեպքում էլ թափոններ/հող խառնուրդը բեռնվում է կաթսայի մեջ, և տաքացման գործընթացները սկսվում են, երբ էլեկտրոդները միացվում են: Տարածական սահմանափակումների պատճառով ամբողջ խառնուրդը չի կարող հալվել միաժամանակ: Նախ հալվում են էլեկտրոդներին ամենամոտ գտնվող նյութերը, և հալված խառնուրդի մեջ կոնվեկցիոն հոսանքները (նյութերի շարժումները հեղուկի մեջ) շարունակում են ավելի շատ պինդ զանգված ներգրավել հալված նյութի մեջ: Մոտ 36-58 ժամ անց ամբողջ խառնուրդը հալվում է, և կոնվեկցիոն հոսանքները ստեղծում են համասեռ խառնուրդ (բաղադրիչների հավասար բաշխում) ստացված խառնուրդի ներսում։

#### Ենթամակերևույթային հարթ ապակեացում (SPV)
Ենթամակերևույթային հարթ ապակեացում (SPV), թափոնների վերամշակման և տարածքների մաքրման (ռեմեդիացիա) առաջադեմ տեխնոլոգիա, որն օգտագործվում է աղտոտված հողերի կամ թաղված թափոնների մշակման համար հենց դրանց գտնվելու վայրում (in situ)։ Ի տարբերություն ավանդական վիտրիֆիկացիայի (ապակեացման), որն աշխատում է վերևից վար սկզբունքով, SPV-ն հնարավորություն է տալիս սկսել հալեցման գործընթացը հողի ստորգետնյա հատուկ շերտերում:  Հալեցումն իրականացվում է կոնկրետ խորություններում՝ թույլ տալով կենտրոնանալ հենց աղտոտված հատվածների վրա: Այս մեթոդով հնարավոր է հասնել ավելի մեծ խորությունների, քան սովորական եղանակներով:

Ենթամակերևութային հարթ ապակեացման դեպքում աղտոտված հողի մեջ փորվում է շատ մեծ խորությամբ (մոտ 6 մետր խորությամբ) նեղ խոռոչ, որը ծառայում է որպես հալեցման կաթսա: Խոռոչի ներսում տեղադրվում են շատ մեծ էլեկտրոդները՝ հալեցման ժամանակն օպտիմալացնելու համար:  Այնուհետև վտանգավոր թափոնները խառնվում են խոռոչի ներսում գտնվող հողի հետ, և սկսվում է հալեցման գործընթացը:  Առաջանում է քիմիապես կայուն, իներտ ապակյա զանգված (մոնոլիտ), որն ամուր կերպով «կողպում» է վտանգավոր նյութերն իր մեջ։ Ապակե արտադրանքի ձևավորումից հետո այն կամ մնում է հողի մեջ, կամ տեղափոխվում է աղբավայր:

##### Առավելություններ
SPV հալոցքային համակարգերը մեծ կապիտալ ներդրումներ չեն պահանջում, քանի որ միակ անհրաժեշտ շինարարությունը խոռոչն է, որը պետք է փորվի և հալեցումից հետո ապակեացված զանգվածի դուրսբերումը:  SPV հալեցման համակարգերը մոտավորապես արժեն 355-461 դոլար մեկ տոննա  վերամշակված թափոնների համար: Համեմատած միջուկային թափոնների մեկ կիլոգրամ թափոնի 555 դոլար հեռացման արժեքի հետ (կամ 500,000 դոլար մեկ տոննայի), SPV-ն շատ արդյունավետ է ծախսարդյունավետության առումով: Աշխատանքի ընթացքում աշխատողի վնասվելու ռիսկը նույնպես շատ փոքր է, քանի որ հալեցման գործընթացը տեղի է ունենում գետնի տակ և տեղում գտնվող աշխատողներից հեռու:  Այն նվազեցնում է աշխատողների շփումը ճառագայթման հետ, քանի որ կարիք չկա աղտոտված հողը փորել և դուրս հանել մոնոլիտ զանգվածը: Վերջապես, հալոցքային համակարգերը չափերի սահմանափակումներ չունեն,  ուստի SPV-ն կարող է միաժամանակ մշակել շատ մեծ ծավալի թափոններ:

##### Թերություններ
SPV-ն թերություններից զերծ չէ։ SPV հալեցում իրականացնելու համար բոլոր նյութերն ու անձնակազմը պետք է տեղափոխվեն հալեցման վայր,  ուստի պետք է հաշվի առնել երկուսի տեղափոխման ծախսերը։ Աղտոտիչների հեռացվեն կամ ոչնչացման տեղում, նախագիծը պետք է տեղափոխվի՝ գործունեությունը շարունակելու համար։ Հալույթների մշակումը չի կարող սկսվել անմիջապես մշակման խմբի ժամանումից հետո, քանի որ խոռոչները փորելու և էլեկտրոդները ներսում տեղադրելու համար մի քանի ժամ է պահանջվում։ 

#### Կաթսայի մեջ ապակենացում (ICV)
Կաթսայի մեջ ապակեացման հալեցումները կատարվում են գետնի վերևում՝ ջերմակայուն մետաղից պատրաստված տարայի մեջ, որը պատված է ավազի պաշտպանիչ շերտով:  Ավազն առանձնացնում է տարայի պատերը հալված խառնուրդից և  կաղապար է ծառայում ապակեացված խառնուրդի համար։ Հալվածքները կատարվում են արագ իրար հաջորդելով. մեկ հալույթը սառչելուց հետո թափոնների մեկ այլ կաթսան է ներբեռնվում էլեկտրոդներով, և գործընթացը սկսվում է նորից: Ապակեացված զանգվածն այնուհետև ուղարկվում է աղբահանության կենտրոն։

##### Առավելություններ
Քանի որ այս հալեցումները կատարվում են վերամշակման կայանում, բոլոր հալեցումները արդյունավետ են և կենտրոնացված են այդ վայրում։ Թափոններ/հող խառնուրդները համակարգված կերպով բեռնվում և վերամշակվում են կայանում: Քանի որ խառնուրդները հալվում են գետնի վերևում, մեքենաները ստիպված չեն փորել-հանել ապակե արտադրանքը, ինչպես SPV հալվածքների դեպքում: Հալեցման կաթսաները ծառայում են նաև ապակեացված զանգվածը  տեղափոխելու համար, ուստի ապակու հեռացման հետ կապված տեղափոխությունները կրճատվում են:

##### Թերություններ
ICV հալեցումները նույնպես ունեն իրենց թերությունները: ICV հալեցումների ամենաանմիջական մտահոգությունը ծախսատարությունն է: ICV-ն պահանջում է վերամշակման կայան, ինչը նշանակում է, որ կամ պետք է կառուցվի նոր կայան, կամ պետք է վերանորոգվի գոյություն ունեցող կայանը՝ նոր գործընթացը տեղավորելու համար: Երկու մեթոդներն էլ պահանջում են զգալի կապիտալ ներդրումներ: Նույնիսկ այն բանից հետո, երբ կայանքը պատրաստ է գործընթացին, ICV հալեցման մեթոդն արժեն մոտ 1,585 դոլար մեկ տոննա  վերամշակված թափոնների համար (3-4 անգամ ավելի, քան SPV հալեցման արժեքը): Այս լրացուցիչ արժեքը պայմանավորված է անհրաժեշտ անվտանգային միջոցառումներով: Օրինակ, հալման գործընթացը տեղի է ունենում շատ բարձր (1200-ից 2000 °C) ջերմաստիճաններում, և այս ջերմության մի մասը տարածվում է ամբողջ օբյեկտում, ուստի այն տարածքներում, որտեղ աշխատողներ են ներկա, անհրաժեշտ է բավարար սառեցում և օդափոխություն։

### Գազի արտանետումների մշակում
Մինչ աղտոտված խառնուրդը հալվում է, արտանետվում են գազեր, որոնք ինքնին վտանգավոր նյութեր են։ Այս գազերը որսվում են պողպատե ծխատարի միջոցով և ուղղորվում են ֆիլտրման համակարգ, որն էլ հեռացնում է աղտոտիչների մոտ 99.9999%-ը։ ՍՄաքրման ստանդարտ ընթացակարգերը տատանվում են ֆիլտրացումից մինչև թաց մաքրում (հեղուկի օգտագործում գազային աղտոտիչները հեռացնելու համար), չնայած ճշգրիտ ընթացակարգերը կախված են մշակվող գազերից։

## Աղտոտիչների տեսակներ
Վտանգավոր նյութերը հաճախ շատ դժվար է հեռացնել և վերամշակել: Աղտոտիչները կարող են ներծծվել հողի մեջ, պարունակվել նստվածքներում, տիղմի մեջ,  կամ գտնվել վերամշակված միջուկային ռեակտորների միջուկներում: Անկախ նրանից, թե որտեղ է գոյություն ունենում վտանգը, յուրաքանչյուրը պահանջում է մշակման և հեռացման տարբեր մեթոդ՝ օգտագործելով թափոնների կառավարման ստանդարտ գործընթացներ: Սակայն գեոհալեցման դեպքում մշակման (հալեցման) գործընթացը էապես նույնն է յուրաքանչյուր խմբաքանակի համար, ինչպես նաև արտադրված ապակու դեպքում՝ անկախ խառնուրդում առկա աղտոտիչներից: Այս բազմակողմանիության շնորհիվ գեոհալեցումը կիրառվում է վտանգների վերահսկման բազմաթիվ գործողություններում: 

### Օրգանական
Գեոհալեցման գործընթացն օգտագործվում է բազմազան օրգանական թափոնների վերամշակման համար, այդ թվում՝ յուղերի, թունաքիմիկատների և մոլախոտերի դեմ պայքարի միջոցների, լուծիչների և կայուն օրգանական աղտոտիչների, այդ թվում՝ պոլիքլորացված բիֆենիլների (PCB), դիօքսինների և ֆուրանների մշակման համար․ գեոհալեցումը թույլատրված է ԱՄՆ շրջակա միջավայրի պաշտպանության գործակալության (EPA) կողմից որպես պոլիքլորացված բիֆենիլների համար հաստատված ջերմային մշակման մեթոդ ամբողջ ԱՄՆ-ում։ 

Այս թափոնները քաղցկեղածին են (քաղցկեղ առաջացնող նյութեր) և, հաճախ, ժամանակի ընթացքում խաթարում են մարմնի կարևոր գործառույթները (օրինակ՝ շնչառությունը): Հալման գործընթացը ոչնչացնում է օրգանական միացությունները, քանի որ ոչ մի օրգանական նյութ չի կարող դիմանալ հալեցման գործընթացի բարձր ջերմաստիճաններին:

### Անօրգանական նյութեր
Անօրգանական աղտոտիչները, ինչպիսիք են ծանր մետաղները (թունավոր մետաղներ, այդ թվում՝ սնդիկ, կադմիում և կապար), արտանետվում են շրջակա միջավայր արդյունաբերական արտահոսքերի և ավտոմեքենաների թափոնների միջոցով։ Եթե անտեսվեն, այս անօրգանական վտանգները կարող են վատթարացնել էկոհամակարգերը և մարդկանց շրջանում առաջացնել հոգեկան/ֆիզիկական հիվանդություններ: Անկախ մետաղների խառնուրդից, գեոհալեցումը մեկուսացնում է այս ծանր մետաղները ապակե մատրիցայի մեջ և կանխում դրանց մուտքը շրջակա միջավայր, վերացնելով շրջակա միջավայրին սպառնացող վտանգը:

### Ռադիոակտիվ նյութեր
Ատոմակայանների ի հայտ գալուց ի վեր, միջուկային աղտոտումը (ռադիոակտիվ նյութերի ցրումը) դարձել է շրջակա միջավայրի խնդիր: Ռադիոակտիվ նյութերում ճառագայթման քանակը կարող է անվտանգ չլինել կենդանի օրգանիզմների համար, ուստի կարևոր է, որ միջուկային բոլոր աղտոտումները հեռացվեն: Ատոմային թափոնները բնականաբար մնում են վտանգավոր հարյուրավոր տարիներ, բայց գեոհալեցման միջոցով մշակվելիս ռադիոակտիվ նյութերն անշարժանում են ապակե զանգվածի մասնիկների մեջ:

## Ծանոթագրություններ

## Արտաքին հղումներ

* 
* Energy bulletin article 

Կատեգորիա:Ապակի
Կատեգորիա:Թափոնների կառավարում
Կատեգորիա:Թափոնների մշակման տեխնոլոգիա
Կատեգորիա:Քիմիական պրոցեսներ