Hoe word kernafval gestuur? - Energie en omgewing
Radioaktiewe materiale is van die vlugtigste verbindings op die planeet. Maar met die regte tegnologie kan selfs 'n trein nie die indrukwekkende skilde binnedring wat hulle teen enige gevaar op die pad, spoor of see beskerm nie. Deur dekades van verfynde ingenieurswese het wetenskaplikes meganies sterk ontwikkel kernvervoerflesse. Hierdie flesse kan die meeste potensiële en verwoestende gevare weerstaan ​​wat vervoer word oor die hele wêreld. Alhoewel baie mense die veiligheidstelsels en maatreëls wat ingestel is om kernafval teen die omgewing te beskerm, en al die ander bevraagteken teen die moontlike gevare van bestraling, bevraagteken dit.
Die bou van 'n fles om die gevaarlikste materiaal ter wêreld te dra, is geen maklike taak nie. Die fles moet swaar genoeg wees om voldoende afskerming te bied om te voorkom dat bestraling * deur die mure van die houer dring. Alhoewel die houer steeds taai genoeg moet wees om die ergste ongelukke te weerstaan. Nie alle vorme van radioaktiewe materiale gee egter dieselfde vorme van straling uit nie. Ingenieurs moet verskillende radio-aktiewe vervoerflesse akkommodeer en vervaardig om verskillende soorte radio-aktiewe materiaal te bevat. Radioaktiewe materiaal strek veel verder as net gebruikte kernbrandstof. Dit kom in baie lande voor, wat wissel van gasse tot vloeistowwe en vaste stowwe.
Kernafval is gewoonlik die materiaal wat oorbly nadat kernbrandstof uitgeput is. Aangesien kernbrandstof so energieryk is, lewer dit nie veel kernafval nie. As die hele Amerikaanse bevolking byvoorbeeld slegs op kernkrag staatmaak, sal elke persoon opwek 39,5 gram van kernafval. In ekwivalensie, sou die individu as die energie verkry word deur hout te verbrand 10 000 kg.
Verskillende vorme van bestraling vereis verskillende soorte beskerming
Radioaktiewe materiale word geklassifiseer op grond van die element wat verantwoordelik is vir die uitstraal van die bestraling. Hoe swaarder die element is, hoe hoër is die radioaktiewe energie. Daar is ook twee vorme van bestraling, ioniserend, en nie-ioniserend. Nie-ioniserende straling gee die atoom meer energie, maar veroorsaak nie dat dit fisies verander nie. Die mees algemene vorme van nie-ioniserende bestraling is sigbare lig, infrarooi, mikrogolwe, ensovoorts. Alhoewel dit radioaktief is, hou dit gewoonlik nie veel gevaar in nie. Ioniserende bestraling, aan die ander kant, veroorsaak fisiese veranderinge in molekules, wat hulle dwing om elektrone te verloor of heeltemal uitmekaar te breek. Deur 'n atoom uitmekaar te breek, word die absurde hoeveelheid straling vrygestel. Alhoewel die bestraling beheer kan word en vir wonderlike dinge gebruik kan word, moet dit in die wêreld voorkom sterkste houers.
Om 'n fles te skep wat waardig is om kernarbeiders, die algemene publiek en die omgewing teen dekades van besoedeling te beskerm, moet met die hoogste vlak van presisie en streng gehalte gemaak word om 'n ramp te voorkom.
* Straling is energie wat vanuit 'n atoom gelanseer word. Dit beweeg soos 'n elektromagnetiese golf (net soos 'n sonstraal), of as 'n subatomiese deeltjie wat ongelooflik vinnig beweeg. Wanneer straling 'n ander atoom tref, gee dit al sy energie aan die atoom en kan dit opwarm. Dit is wat ons laat sien en ons warm hou, en soms al ons elektronika aanwend.
Nie alle radioaktiewe stowwe het dieselfde stralingsvlakke nie en benodig dus verskillende mate van beskerming wat uit verskillende materiale vervaardig is. Die flesse wissel vir doeleindes soos klein lekdigte houers wat ontwerp is om radioaktiewe gasse en mediese isotope te vervoer. Die versending van gebruikte kernbrandstof verg die meeste beskerming. Kernvervoerflesse kan meer as verby wees50 ton!
Kernafvalhouer [Beeldbron:Wikimedia Commons]
Die beskermingsvlak hang van twee hoofveranderlikes af: hoeveel materiaal vervoer word, en die soort straling wat uitgestraal word.
Klein radioaktiewe deeltjies straal laer energie-uitstraling uit, meestal beta-deeltjies. Beta-deeltjie-emittors word maklik vervat met minimale bestralingsafskerming. Aangesien die deeltjies so klein is, kan die grootste probleem ontstaan ​​dat dit 'n breuk of onvolmaaktheid het. Deur 'n breuk kan die klein deeltjies uit die houer en die wêreld in lek. Die houers hoef egter nie so taai te wees soos ander vorme van ioniserende straling nie.
Swaarder atome gee hoër energie uit soosgammastraling.Gammastrale benodig aansienlik meer afskerming, aangesien dit die hoogste energiestrale van alle straling is. Groot atome, soos uraan, genereer die meeste gammastraling. Binne die middel van die atoom is die protone en neutrone. Neutrone is uitstekende absorbeerers van gammastraling, wat hulle 'n uitstekende beskerming teen gammastrale maak. Hoe meer neutrone, hoe beter die houer, en daarom word uiters swaar elemente gebruik om hoë-energie-straling te bevat. Staal, lood, beton, en soms selfs uitgeputte uraan word gebruik om die houers te vervaardig - waarvan die grootste droë gewigte het 50 ton.
Die bou van 'n ondeurdringbare skild
Die mure van die houer kan oor wees 35 sentimeter dik om te verseker dat geen gammastraling ontsnap nie. 'N Naadloze fles word gevorm om gammastraling te bevat deur die liggaam uit 'n soliede eenheid staal te smee. Ietwat ironies genoeg word gammastraling gebruik om elke sentimeter van die fles te inspekteer voordat dit in gebruik geneem word. Regeringspersoneel het uiters hoë veiligheidskodes en praktyke wat streng toegepas word.
Sommige radioaktiewe materiale moet omring word deur 'n dik laag lood. Lood is een van die sagste metale, hoewel dit die beste is om straling op te neem. Loodskerms voorkom dat bestraling met die buitenste fles in aanraking kom. Terwyl gammastraling maklik is om te bevat, kan dit ander deeltjies ioniseer en dwing om gevaarliker vorms van bestraling vry te stel. Om te verseker dat die flesse voldoende is, handhaaf regeringspersoneel die strengste veiligheidsprosedures om te voorkom dat 'n ongeluk plaasvind.
Hoe radioaktiewe materiale voorgesit en vervoer word
Die blote gewig van die kernkolwe voorkom dat die meeste kernafval per lug vervoer word. Die meeste radioaktiewe materiaal gebruik dieselfde vervoerroetes wat die algemene publiek gereis het, spesifiek per trein.
Sodra kernbrandstof gebruik is, bevat dit nog steeds 96% uraan, 1% plutonium en 3% splitsingsprodukte (van die kernreaksie), asook 'n paar transuraniese middels (wat oorbly sodra die uraan verval). Tydens die werking werk 'n kernreaktor ongeveer300 grade. Alhoewel, binne die reaktorkern, kan die temperatuur oorskry1000-grade. Sodra dit spandeer is, is dit nog steeds baie warm. Dit moet afgekoel word in 'n opbergplek vir gebruikte brandstof maande lank voordat dit veilig in 'n vervoerfles gestuur kan word. Die gebruikte brandstofbaaie is gewoonlik massiewe verkoelingspoele wat die radioaktiewe materiaal huisves totdat dit 'n volhoubare vlak bereik.
Sodra dit afgekoel het, word die brandstof in 'n geskikte vat geplaas. Sommige vate kan verbruikte brandstof vir tot120 jaar! Soms moet die brandstof oor lang afstande vervoer word. Alhoewel dit maande lank afgekoel het, is die brandstof nog steeds baie warm.
Die meeste versendingsflesse is gevul met water om die termiese energie op te neem. Alhoewel water alleen in die beperkte streek nie genoeg is nie. Koelvinne is gewoonlik aan die buitekant van die vraghouer geïntegreer om hitte in die atmosfeer te versprei. Die fles beweeg voortdurend sodra dit op 'n voertuig geplaas word om 'n deurlopende vloei van lug te bied. Deurlopende vervoer beperk ook die hoeveelheid tyd wat die fles in 'n meer kwesbare houer blootgestel word, alhoewel die flesse feitlik ondeurdringbaar is.
Hoe gevaarlik is gestuur?
Versending van radioaktiewe is 'n presiese en onberispelik veilige operasie wat daagliks regoor die wêreld uitgevoer word sonder om te gebeur. Volgens die World Nuclear Association word ongeveer 20 miljoen besendings van alle groottes wat radioaktiewe stowwe bevat jaarliks ​​wêreldwyd op openbare paaie, spoorweë en skepe vervoer. Deur die jare is radioaktiewe materiaal versend miljoene kilometers regoor die wêreld. Alhoewel daar oor die dekades geringe ongelukke was, was daar nog nooit 'n houer met baie radioaktiewe toerusting wat in die omgewing uitgelek het nie.
Veiligheid te verseker deur streng toetse
Terwyl spesialiste in kerningenieurswese bekwaam is in hul werk, word niks aan die toeval oorgelaat nie. Internasionale kernprotokolle vereis dat alle agentskappe uitgebreide toetse op enige skeepsvraghouer moet doen voordat dit in die regte wêreld geïmplementeer word.
In so 'n toets wat in 1984 deur British Nuclear Fuels gedoen is, is die sterkte van hul kernhouers in 'Operation Smash Hit' ondersoek. Die mees onwaarskynlike gebeure is op die uiterste vlak onder die ergste omstandighede op die proef gestel om te sien hoe goed die flesse kan presteer en kernafval kan bevat.
Die fles wat die meeste van die toetsings ondergaan het, het tydens een van die 8 meter-druppeltoetse misluk. 'N Klein hoeveelheid water is vrygelaat toe die houer met ongelooflike hoeveelheid krag in die grond gebars het. Terwyl die bespuiting bykans geen bestraling sou bevat nie en geen bedreiging vir die omgewing inhou nie, het Sellafield Ltd (formeel bekend as British Nuclear Fuels) die fles herontwerp om die krag heeltemal te weerstaan ​​voordat dit met regte verbruikte brandstof gebruik sou word. Die volgende eksperimente het die bekwaamheid van die houer suksesvol bewys omdat dit deur die mees ekstreme situasies gehamer is.
Daar is altyd 'n inherente risiko verbonde aan radioaktiewe materiaal. Die streng beleid rakende enige aspek wat handel oor radioaktiewe materiaal, asook presiese ingenieurspraktyke, verminder egter die kans dat 'n ongeluk kan plaasvind, aansienlik. Kernbeleid word voortdurend hersien en hervorm om die veiligheid van die publiek te verseker.