تاريخ البستنة الذرية: تعرف على تشعيع البذور

تاريخ البستنة الذرية: تعرف على تشعيع البذور

بقلم: تونيا بارنيت (مؤلفة FRESHCUTKY)

قد يبدو مفهوم البستنة الذرية كما لو كان ينتمي إلى رواية خيال علمي ، لكن البستنة بأشعة جاما هي جزء حقيقي جدًا من التاريخ. صدق أو لا تصدق ، تم تشجيع كل من العلماء وعاملي الحدائق المنزلية لتسخير قوة الإشعاع لبدء التجارب داخل حدائقهم ، ومع الإشعاع والنباتات التي يتم إنتاجها باستخدام هذه التقنية ، قمنا بتحسين أنواع مختلفة من الفواكه والخضروات في متاجر البقالة لدينا اليوم.

ما هي البستنة الذرية؟

البستنة الذرية ، أو غاما البستنة ، هي العملية التي تعرضت بها النباتات أو البذور لدرجات متفاوتة من الإشعاع في الحقول أو المعامل المصممة خصيصًا. في أغلب الأحيان ، يتم وضع مصدر إشعاع أعلى البرج. سينتشر الإشعاع إلى الخارج في شكل دائرة ، وقد تم عمل غرسات على شكل إسفين حول الدائرة لضمان حصول كل محصول على كميات مختلفة من المعالجة طوال فترة الزراعة.

ستتلقى النباتات الإشعاع لفترة محددة من الوقت. بعد ذلك ، سيتم إنزال مصدر الإشعاع إلى الأرض في غرفة مبطنة بالعديد. عندما كان الأمر آمنًا ، تمكن العلماء والبستانيون بعد ذلك من الدخول إلى الحقل ومراقبة تأثيرات الإشعاع على النباتات.

في حين أن النباتات الأقرب إلى مصدر الإشعاع غالبًا ما تكون متوقفة ، فإن تلك البعيدة ستبدأ في التحور. ستثبت بعض هذه الطفرات في وقت لاحق أنها مفيدة من حيث حجم الفاكهة وشكلها أو حتى مقاومة الأمراض.

تاريخ البستنة الذرية

شائعًا في الخمسينيات والستينيات من القرن الماضي ، بدأ كل من المحترفين والمزارعين في جميع أنحاء العالم بتجربة البستنة بأشعة جاما. وقد قدم الرئيس آيزنهاور ومشروعه "الذرة من أجل السلام" ، استطاع البستانيون إيفنسيفيان الحصول على مصادر الإشعاع.

مع بدء انتشار أخبار الفوائد المحتملة لهذه الطفرات النباتية الجينية ، بدأ البعض في تشعيع البذور وبيعها ، حتى يتمكن المزيد من الناس من جني الفوائد المفترضة لهذه العملية. سرعان ما تشكلت منظمات البستنة الذرية. مع وجود مئات الأعضاء في جميع أنحاء العالم ، كان الجميع يسعون إلى التحور وتوليد الاكتشاف المثير التالي في علم النباتات.

على الرغم من أن زراعة جاما هي المسؤولة عن العديد من الاكتشافات النباتية الحالية ، بما في ذلك بعض نباتات النعناع وبعض أنواع الجريب فروت التجارية ، إلا أن الشعبية في هذه العملية فقدت جاذبيتها بسرعة. في عالم اليوم ، استبدلت مختبرات التعديل الوراثي بالحاجة إلى التشكيل الناجم عن الإشعاع.

بينما لم يعد بائعي الحدائق المنزلية قادرين على الحصول على مصدر للإشعاع ، لا يزال هناك عدد قليل من المرافق الحكومية الصغيرة التي تنفذ ممارسة التشعيع في الحدائق حتى الآن. وهو جزء رائع من تاريخ البستنة لدينا.

تم آخر تحديث لهذه المقالة في


تاريخ

أُنشئت الوكالة الدولية للطاقة الذرية عام 1957 استجابةً للمخاوف والتوقعات العميقة الناتجة عن الاكتشافات والاستخدامات المتنوعة للتكنولوجيا النووية. كان نشأة الوكالة هو خطاب الرئيس الأمريكي أيزنهاور "الذرة من أجل السلام" أمام الجمعية العامة للأمم المتحدة في 8 ديسمبر 1953.

تصديق الولايات المتحدة على النظام الأساسي من قبل الرئيس أيزنهاور ، 29 يوليو 1957 ، يمثل الولادة الرسمية للوكالة الدولية للطاقة الذرية. في المؤتمر الصحفي الذي أعقب حفل التوقيع في حديقة الورود بالبيت الأبيض في واشنطن العاصمة ، أشار الرئيس أيزنهاور إلى خطابه أمام الجمعية العامة للأمم المتحدة في ديسمبر 1953 ، والذي اقترح فيه إنشاء الوكالة الدولية للطاقة الذرية.

"في الواقع ، لم نقم بأكثر من بلورة الأمل الذي كان يتطور في العديد من العقول في العديد من الأماكن ... قد يؤدي انقسام الذرة إلى توحيد العالم المنقسم بأكمله."

ترتبط الوكالة الدولية للطاقة الذرية ارتباطًا وثيقًا بالتكنولوجيا النووية وتطبيقاتها المثيرة للجدل ، سواء كسلاح أو كأداة عملية ومفيدة. ساعدت الأفكار التي عبر عنها الرئيس أيزنهاور في خطابه عام 1953 في تشكيل النظام الأساسي للوكالة الدولية للطاقة الذرية ، والذي وافقت عليه 81 دولة بالإجماع في أكتوبر 1956.

تم إنشاء الوكالة باعتبارها منظمة "الذرة من أجل السلام" داخل أسرة الأمم المتحدة. منذ البداية ، تم تكليفها بالعمل مع الدول الأعضاء وشركاء متعددين في جميع أنحاء العالم لتعزيز التقنيات النووية الآمنة والمأمونة والسلمية. إن أهداف المهمة المزدوجة للوكالة الدولية للطاقة الذرية - لتعزيز ومراقبة الذرة - محددة في المادة الثانية من النظام الأساسي للوكالة الدولية للطاقة الذرية.

تسعى الوكالة إلى تسريع وتوسيع مساهمة الطاقة الذرية في السلام والصحة والازدهار في جميع أنحاء العالم. وعليها أن تضمن ، بقدر استطاعتها ، عدم استخدام المساعدة التي تقدمها أو بناءً على طلبها أو تحت إشرافها أو سيطرتها بطريقة تؤدي إلى تعزيز أي غرض عسكري ".

في أكتوبر 1957 ، قرر المندوبون إلى المؤتمر العام الأول إنشاء المقر الرئيسي للوكالة الدولية للطاقة الذرية في فيينا ، النمسا. حتى افتتاح مركز فيينا الدولي في أغسطس 1979 ، كان فندق جراند القديم بجوار دار الأوبرا في فيينا بمثابة المقر المؤقت للوكالة.

للوكالة أيضًا مكتبان إقليميان يقعان في تورنتو ، كندا (منذ عام 1979) وطوكيو ، اليابان (منذ عام 1984) ، بالإضافة إلى مكتبي اتصال في مدينة نيويورك ، الولايات المتحدة الأمريكية (منذ عام 1957) وجنيف ، سويسرا (منذ ذلك الحين). 1965). تدير الوكالة مختبرات متخصصة في التكنولوجيا النووية في فيينا وسيبرسدورف ، النمسا ، وافتتحت في عام 1961 ، ومنذ عام 1961 ، في موناكو.


دليل المبتدئين: كيف تعمل الطاقة النووية

الطاقة النووية

افتتحت أول محطة للطاقة النووية على نطاق واسع في العالم في قاعة كالدر في كمبريا بإنجلترا عام 1956 وأنتجت الكهرباء لمدة 47 عامًا.

يتم توليد الطاقة النووية باستخدام اليورانيوم ، وهو معدن يتم استخراجه كخام بكميات كبيرة ، حيث توفر كندا وأستراليا وكازاخستان أكثر من نصف الإمدادات العالمية.

تعمل المفاعلات النووية بطريقة مشابهة لمحطات الطاقة الأخرى ، ولكن بدلاً من استخدام الفحم أو الغاز لتوليد الحرارة ، فإنها تستخدم تفاعلات الانشطار النووي. في معظم الحالات ، تعمل الحرارة الناتجة عن التفاعلات النووية على تحويل الماء إلى بخار ، والذي يحرك التوربينات التي تنتج الكهرباء.

هناك أنواع أو نظائر مختلفة من اليورانيوم ، والنوع المستخدم في محطات الطاقة النووية يسمى اليورانيوم 235 ، لأن هذه الذرات أسهل في الانقسام إلى قسمين. نظرًا لأن اليورانيوم 235 نادر جدًا ، حيث يشكل أقل من 1٪ من اليورانيوم الطبيعي ، فيجب تخصيبه حتى يحتوي الوقود على 2-3٪.

داخل مفاعل نووي ، يتم ترتيب قضبان اليورانيوم في حزم ومغمورة في خزان مياه عملاق مضغوط. عندما يكون المفاعل قيد التشغيل ، تصطدم جسيمات عالية السرعة تسمى النيوترونات بذرات اليورانيوم وتتسبب في انقسامها في عملية تعرف باسم الانشطار النووي. تطلق هذه العملية الكثير من الطاقة والمزيد من النيوترونات ، والتي تستمر في تقسيم ذرات اليورانيوم الأخرى ، مما يؤدي إلى تفاعل متسلسل. تعمل الطاقة على تسخين الماء الذي يتم ضخه عبر الأنابيب إلى مولد بخار.

للتأكد من عدم ارتفاع درجة حرارة محطة الطاقة ، يتم إنزال قضبان التحكم المصنوعة من مادة تمتص النيوترونات في المفاعل. يتم تغليف المفاعل بالكامل بدرع خرساني سميك ، مما يمنع الإشعاع من التسرب إلى البيئة.

في بريطانيا ، توفر محطات الطاقة النووية 19٪ من الكهرباء لدينا وتمثل 3.5٪ من إجمالي استخدامنا للطاقة. ومن المقرر إغلاق جميع هذه المفاعلات باستثناء واحد بحلول عام 2023.

تعارض بعض الجماعات محطات الطاقة النووية لأنها تنتج نفايات مشعة ويمكن أن تطلق مواد مشعة في حالة وقوع حادث. لكن محطات الطاقة النووية لا تطلق غازات الاحتباس الحراري ، مما يجعل محطات الطاقة التي تعمل بالفحم والغاز تساهم في الاحتباس الحراري. بدون محطات الطاقة النووية ، ستكون انبعاثات الكربون في المملكة المتحدة أعلى بنسبة 5٪ إلى 12٪ مما هي عليه.

في عام 1957 ، وقع أول حادث للطاقة النووية في العالم في Windscale في غرب كمبريا. تسبب حريق في المفاعل في إطلاق نشاط إشعاعي ، مما أدى إلى حظر بيع الحليب من المزارع القريبة. تم تغيير اسم الموقع لاحقًا إلى Sellafield. تم تصميم المفاعلات الحديثة بحيث تغلق تلقائيًا. وقع أسوأ حادث للطاقة النووية في التاريخ في تشيرنوبيل في عام 1986 عندما انفجر مفاعل هناك ، مما أسفر عن مقتل عشرات الأشخاص على الفور وتعريض مئات الآلاف من الأشخاص للإشعاع.

في يناير ، أعادت الحكومة التأكيد على خططها لتوسيع الطاقة النووية في بريطانيا لمساعدتها على تحقيق أهداف صارمة لخفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.

أسلحة نووية

هناك نوعان رئيسيان من الأسلحة النووية: القنابل الذرية ، التي تعمل بتفاعلات انشطارية مماثلة لتلك الموجودة في المفاعلات النووية ، والقنابل الهيدروجينية ، والتي تستمد قوتها التفجيرية من تفاعلات الاندماج.

تم إنتاج القنبلة الذرية الأولى في مختبر لوس ألاموس الوطني في أمريكا في إطار مشروع مانهاتن في نهاية الحرب العالمية الثانية. تستخدم القنبلة الذرية المتفجرات التقليدية لصد كتلتين من المواد الانشطارية ، عادة ما يكون اليورانيوم 235 أو البلوتونيوم 239. ينتج عن هذا ما يعرف بالكتلة الحرجة من المواد النووية ، والتي تطلق طاقتها على الفور عندما تنقسم الذرات بداخلها في تفاعل تسلسلي غير متحكم فيه.

تطلق القنابل الذرية موجات صدمة هائلة ومستويات عالية من إشعاع النيوترون وجاما. في القنابل الذرية ، يتم تخصيب اليورانيوم أكثر بكثير من الوقود ، إلى حوالي 85٪ من اليورانيوم -235.

في 6 أغسطس 1945 ، أُسقطت قنبلة ذرية تُدعى ليتل بوي على مدينة هيروشيما اليابانية ، وتبعها بعد ثلاثة أيام أخرى ، تُدعى فات مان ، على ناغازاكي.

تعمل القنابل الهيدروجينية أو النووية الحرارية في الاتجاه المعاكس تقريبًا للقنابل الذرية. يأتي جزء كبير من قوتها التفجيرية من اندماج ذرات الهيدروجين معًا لتكوين ذرات هيليوم أثقل ، والتي تطلق طاقة أكثر بكثير من القنبلة الانشطارية. يتم استخدام نوعين ، أو نظائر ، من الهيدروجين - الديوتيريوم والتريتيوم. ذرة الديوتيريوم هي نفسها ذرة الهيدروجين ، باستثناء أن الأولى تحتوي على نيوترون إضافي في نواتها. تحتوي ذرة التريتيوم على نيوترونين إضافيين.

تحتوي القنبلة الهيدروجينية على قنبلة ذرية مدمجة ، وهي ضرورية لتحفيز تفاعل الاندماج. لم يتم استخدام القنابل الهيدروجينية في الحروب مطلقًا وهي أقوى بآلاف المرات من القنابل الذرية.

كان أول اختبار لقنبلة هيدروجينية في إنيواتاك ، جزيرة مرجانية في المحيط الهادئ. أطلقت كرة نارية بعرض ثلاثة أميال وسحابة عيش الغراب ارتفعت إلى ما يقرب من 60 ألف قدم ، ودمرت جزيرة في هذه العملية.

النفايات النووية

واحدة من أكبر المشاكل التي تواجه الصناعة النووية هي ما يجب فعله بالنفايات المشعة التي تنتجها. سيبقى بعضها مشعًا وخطيرًا لمئات الآلاف من السنين.

النفايات عالية المستوى هي الأكثر خطورة لأنها يمكن أن تذوب من خلال الحاويات وهي مشعة جدًا وقد تكون قاتلة إذا كان شخص ما بالقرب منها لبضعة أيام. يشكل هذا النوع من النفايات 0.3٪ فقط من إجمالي حجم النفايات النووية في بريطانيا ، والتي تكون في الغالب نفايات من قضبان الوقود المستهلك. تتكون أكبر كميات من النفايات المشعة من صناديق الوقود النووي ومكونات المفاعلات واليورانيوم.

اليوم ، يتم التعامل مع النفايات عالية المستوى عن طريق تبريدها في الماء لعدة سنوات ثم خلطها في زجاج مصهور ، والذي يُسكب في حاويات فولاذية. ثم يتم تخزين هذه العلب في مبنى مبطن بالخرسانة.

هذا ليس سوى تدبير مؤقت ، رغم ذلك. يعلم العلماء أنهم بحاجة في النهاية إلى إيجاد طريقة لتخزين النفايات النووية بأمان لآلاف السنين. تخطط بعض البلدان ، مثل أمريكا وفنلندا ، لتخزين النفايات النووية في مخابئ عميقة تحت الأرض. لكي يكون هذا آمنًا ، يجب على العلماء التأكد من عدم تسرب المواد مطلقًا وتلويث إمدادات المياه أو الارتفاع إلى السطح.

تمتلك بريطانيا بالفعل أكثر من 100000 طن من النفايات المشعة ذات النشاط العالي والتي تحتاج إلى تخزين. كميات كبيرة من النفايات منخفضة المستوى مخزنة بالفعل في أقبية خرسانية في دريج في كمبريا. وشملت الخطط الأخرى للتخلص من النفايات النووية رميها في البحر وتفجيرها في الفضاء.


فيزياء الجسيمات

أحد أهم فروع الفيزياء المعاصرة هو دراسة المكونات الأساسية دون الذرية للمادة ، وهي الجسيمات الأولية. ظهر هذا المجال ، الذي يُطلق عليه أيضًا فيزياء الطاقة العالية ، في الثلاثينيات من القرن الماضي من المناطق التجريبية المتطورة في الفيزياء النووية والأشعة الكونية. في البداية درس الباحثون الأشعة الكونية ، الإشعاعات عالية الطاقة خارج كوكب الأرض التي تسقط على الأرض وتتفاعل في الغلاف الجوي (انظر أدناه منهجية الفيزياء). ومع ذلك ، بعد الحرب العالمية الثانية ، بدأ العلماء تدريجياً في استخدام مسرعات الجسيمات عالية الطاقة لتوفير الجسيمات دون الذرية للدراسة. تعد نظرية المجال الكمي ، وهي تعميم لـ QED على أنواع أخرى من مجالات القوة ، ضرورية لتحليل فيزياء الطاقة العالية. لا يمكن تصور الجسيمات دون الذرية على أنها نظائر صغيرة للأشياء المادية العادية مثل كرات البلياردو ، لأن لها خصائص تبدو متناقضة من وجهة النظر الكلاسيكية. وهذا يعني أنه في حين أنهم يمتلكون الشحنة ، والدوران ، والكتلة ، والمغناطيسية ، وخصائص معقدة أخرى ، إلا أنهم مع ذلك يُنظر إليهم على أنهم يشبهون النقطة.

خلال النصف الأخير من القرن العشرين ، تطورت صورة متماسكة للطبقات الأساسية للمادة التي تتضمن نوعين من الجسيمات دون الذرية: الفرميونات (الباريونات واللبتونات) ، والتي لها زخم زاوي نصف متكامل (الدوران 1 /2 , 3 /2 ) وتؤلف المادة العادية والبوزونات (الغلوونات والميزونات والفوتونات) ، والتي لها دوران متكامل وتتوسط القوى الأساسية للفيزياء. يُعتقد أن اللبتونات (على سبيل المثال ، الإلكترونات ، الميونات ، تاوس) ، الغلوونات ، والفوتونات هي جسيمات أساسية حقًا. يُعتقد أن الباريونات (مثل النيوترونات والبروتونات) والميزونات (على سبيل المثال ، البيونات والكاون) ، والمعروفة باسم الهادرونات ، تتكون من عناصر غير قابلة للتجزئة تُعرف باسم الكواركات ، والتي لم يتم عزلها مطلقًا.

تأتي الكواركات في ستة أنواع ، أو "نكهات" ، ولها جسيمات مضادة مطابقة ، تُعرف باسم الكواركات المضادة. الكواركات لها شحنة موجبة ثلثي أو سالب ثلث شحنة الإلكترون ، في حين أن الكواركات المضادة لها شحنة معاكسة. مثل الكواركات ، كل ليبتون له جسيم مضاد له خصائص تعكس خصائص شريكه (الجسيم المضاد للإلكترون سالب الشحنة هو الإلكترون الموجب ، أو البوزيترون للنيوترينو هو مضاد النوترينو). بالإضافة إلى خواصها الكهربائية والمغناطيسية ، تشارك الكواركات في كل من القوة الشديدة (التي تربطها ببعضها البعض) والقوة الضعيفة (التي تكمن وراء أشكال معينة من النشاط الإشعاعي) ، بينما تشارك اللبتونات في القوة الضعيفة فقط.

تتشكل الباريونات ، مثل النيوترونات والبروتونات ، من خلال الجمع بين ثلاثة كواركات - وبالتالي فإن شحنة الباريونات −1 أو 0 أو 1. تتكون الميزونات ، وهي الجسيمات التي تتوسط القوة الشديدة داخل النواة الذرية ، من كوارك واحد وكوارك مضاد واحد ، كل الميزونات المعروفة لها شحنة −2 ، أو -1 ، أو 0 ، أو 1 ، أو 2. معظم تركيبات الكواركات المحتملة ، أو الهادرونات ، لها عمر قصير جدًا ، والعديد منها لم يُشاهد أبدًا ، على الرغم من وجود حياة إضافية مع كل جيل جديد من مسرعات الجسيمات الأكثر قوة.

تتكون الحقول الكمومية التي تتفاعل من خلالها الكواركات واللبتونات مع بعضها البعض ومع نفسها من كائنات تشبه الجسيمات تسمى الكوانتا (والتي اشتق اسمها من ميكانيكا الكم). كانت الكميات الأولى المعروفة هي تلك الموجودة في المجال الكهرومغناطيسي ، وتسمى أيضًا الفوتونات لأن الضوء يتكون منها. تقترح النظرية الموحدة الحديثة للتفاعلات الضعيفة والكهرومغناطيسية ، والمعروفة باسم نظرية الكهروضعيف ، أن القوة الضعيفة تنطوي على تبادل جسيمات تبلغ كتلتها حوالي 100 ضعف كتلة البروتونات. وقد رُصدت هذه الكميات الضخمة - أي جسيمان مشحونان ، W + و W - وجسيم محايد ، W 0.


كيف يعمل التنظيف الإشعاعي

واجهت اليابان ، التي كانت تعاني بالفعل من الدمار الذي خلفه زلزال وتسونامي في مارس 2011 ، عقبة رهيبة أخرى في طريقها إلى التعافي: تنظيف محطة فوكوشيما دايتشي للطاقة النووية المتضررة. بعد الزلزال والتسونامي الذي أعقبه دمر أنظمة التبريد بالمنشأة ، عمل مشغلو المحطة بلا كلل للحد من الانهيار في فوكوشيما دايتشي وتقييد إطلاق المواد المشعة في البيئة المحيطة.

يمكن أن يكون تنظيف المواد المشعة تحت أي ظرف من الظروف عملية معقدة ومكلفة ، ولن تكون فوكوشيما دايتشي استثناءً. أعلن Hidehiko Nishiyama ، المتحدث باسم وكالة السلامة النووية اليابانية ، أن الأمر سيستغرق شهورًا قبل أن تسيطر الوكالة تمامًا على الموقف في المصنع ، ويقدر بعض الخبراء أن جهود التنظيف قد تستمر لسنوات أو حتى عقود. علاوة على ذلك ، يمكن أن تتخطى تكلفة التنظيف تكلفة بناء محطة الطاقة في المقام الأول [المصدر: كلوتز].

لفهم سبب كون التنظيف الإشعاعي مملاً ومكلفًا للغاية ، من المفيد معرفة سبب خطورة المواد المشعة في المقام الأول. المواد المشعة ، على عكس معظم المواد ، غير مستقرة بطبيعتها. بمرور الوقت ، تنبعث من نوى الذرات المشعة ما يعرف بـ إشعاعات أيونية، والتي يمكن أن تأتي في ثلاثة أشكال أساسية: جسيمات ألفا, جسيمات بيتا و أشعة غاما. في ظل ظروف معينة ، يمكن لأي من الثلاثة أن يؤذي البشر ويسرق الإلكترونات من الذرات ويدمر الروابط الكيميائية. على عكس جسيمات ألفا وبيتا ، يمكن لأشعة جاما أن تمر مباشرة عبر الجسم ، مما يتسبب في إحداث فوضى في هذه العملية. في الواقع ، يمكن أن تؤدي محاولات الجسم الخاطئة لإصلاح هذا الضرر إلى ظهور خلايا سرطانية.

ينتج اليورانيوم ومنتجه الثانوي ، البلوتونيوم ، أشعة جاما بمستويات شديدة الخطورة على البشر - حتى التعرض القصير لكمية صغيرة من البلوتونيوم يمكن أن يكون قاتلاً ، على سبيل المثال - لكن الطاقة النووية ستكون مستحيلة بدونهما. وبفضل معايير الأمان الصارمة وآلياتها ، نادرًا ما يتلامس العاملون في محطات الطاقة النووية (وفي كل مكان آخر يتم التعامل مع المواد المشعة) مع المستويات الضارة من الإشعاع.

ومع ذلك ، لا يمكن لهذه المرافق العمل إلى الأبد ، وذلك عندما يكون التنظيف الإشعاعي ضروريًا. في الواقع ، إنه مطلوب في مجموعة متنوعة من المواقف ، وليس فقط الانهيارات. وقف تشغيل سلاح نووي؟ التخلص من النفايات الطبية المشعة؟ سيكون عليك أن تمر عبر المحنة الشديدة الإشعاع وهي التنظيف الإشعاعي. قبل أن تبدأ العملية ، يحتاج الطاقم إلى المعدات للقيام بالمهمة. سنكتشف الأدوات الموثوقة التي يلجأ إليها الفنيون بعد ذلك.

أدوات التجارة المشعة

كما ستخبرك أي وكالة تشارك في التنظيف ، فإن السلامة هي الأولوية الأولى. وبناءً على ذلك ، يرتدي جميع الأفراد الذين يعملون وسط مستويات ضارة من الإشعاع بدلات وأقنعة وأحذية مطاطية سميكة من الفينيل قادرة على حجب نسبة مئوية على الأقل من الإشعاع الضار.

بالطبع ، بدلاً من الاعتماد على معدات السلامة لحمايتها ، يفضل العمال تجنب الإشعاع تمامًا كلما أمكن ذلك. لتحقيق هذه الغاية ، غالبًا ما تحمل أطقم العمل عدادات جيجر التي تمنحهم اتجاه مصدر الإشعاع وشدته. بالإضافة إلى ذلك ، قد يحمل العمال مقاييس الجرعات، أجهزة محمولة تتعقب كمية التعرض للإشعاع التي يتلقاها العمال أثناء نوباتهم. تثبت هذه الأجهزة أنها مفيدة بشكل خاص عندما يعلم العمال أنهم سيتلقون جرعات مكثفة من الإشعاع ويتطلبون تحذيرًا لمغادرة الموقع بمجرد اقتراب هذه الجرعة من المستويات الضارة.

اعتمادًا على نوع العملية ، يمكن أن تختلف أحجام الطاقم بشكل كبير. في فوكوشيما دايتشي ، كافح فريق صغير نسبيًا من 300 عامل لتحقيق الاستقرار في محطة الطاقة بحيث يمكن أن تبدأ جهود التنظيف الأكبر [المصدر: بويل]. بعد كارثة تشيرنوبيل - التي تعتبر على نطاق واسع أسوأ حادث يقع على الإطلاق في محطة للطاقة النووية - شارك حوالي 600000 عامل في التنظيف ، وأصبحت المناطق المحيطة بمحطة الطاقة آمنة للزيارة فقط لفترات قصيرة [المصدر : US NRC].

ومن المثير للاهتمام أن أطقم إزالة التلوث غالبًا ما تستخدم نفس المماسح والمكانس والمجارف والفرش لأداء وظائفهم التي قد تجدها في متجر لاجهزة الكمبيوتر المحلي.

لحسن الحظ ، لا يتعين على العاملين من البشر التعامل مع كل جانب من جوانب التنظيف الإشعاعي. على سبيل المثال ، تطوعت ألمانيا بإثنين من الروبوتات للمساعدة في تثبيت فوكوشيما دايتشي ، وفي النهاية تطهيرها من التلوث. يمكن للروبوتات الأخرى التعامل مع كل شيء من تفكيك القنابل النووية إلى إصلاح المعدات المحشورة في البيئات عالية الإشعاع. في بعض الحالات ، تصبح الروبوتات نفسها ملوثة للغاية بحيث يتم التخلص منها في النهاية كنفايات مشعة.

في حالة التعامل مع قضبان الوقود المستهلك ، تعتبر الحرارة والإشعاع مصدر قلق. لذلك ، يستخدم العمال كمية كبيرة من الماء لتبريد هذه المواد واحتواء إشعاعها ، أحيانًا لسنوات في كل مرة. إلى جانب الماء ، تثبت الخرسانة والزجاج والأوساخ أنها فعالة إلى حد ما في تخزين المواد المشعة ، لا سيما عند إقرانها بأوعية الاحتواء ومرافق التخزين.

إذا كنت مثل كثير من الناس ، فلديك جميع أنواع الصابون والمنظفات المضادة للبكتيريا في منزلك. من المفارقات إلى حد ما ، إذن ، أن العلماء قد وجدوا طريقة لاستخدام البكتيريا سيئة السمعة بكتريا قولونية لتنظيف البيئة. من خلال دمج البكتيريا مع فوسفات الإينوزيتول - وهي مادة نفايات زراعية - يمكن للعلماء أولاً ربط اليورانيوم بالفوسفات ثم حصاد اليورانيوم لإزالته من البيئة. وكميزة إضافية ، فإن العملية تنتج اليورانيوم بتكلفة زهيدة مثل التعدين التقليدي.

تجتاح النشاط الإشعاعي

تخيل أنك تمسح أرضية مطبخك ثم تضطر إلى التخلص ليس فقط من الأوساخ التي جرفتها ، ولكن أيضًا المكنسة ، ومجرفة القمامة وحتى سلة المهملات التي ألقيت بها كل شيء. يمنحك هذا السيناريو لمحة عن صعوبة وتكلفة تنظيف النشاط الإشعاعي الذي يتعين على العاملين في النشاط الإشعاعي معالجة مصدر الإشعاع وكل شيء ملوث من هذا المصدر. ومع ذلك ، مهما كانت العملية صعبة ، فهي ليست معقدة دائمًا. في كثير من الحالات ، يتم تكليف العمال بأعمال بسيطة مثل كنس المواد المشعة منخفضة المستوى ، ومسح الأسطح بمواد كيميائية مطهرة ، وجمع الحطام للتخلص منها.

يأتي جزء كبير من التحدي من حقيقة أن المواد المشعة يمكن أن تنتشر في البيئة بعدة طرق - خاصة عندما تسوء الأمور - مما يجعل عملية التنظيف أكثر صعوبة. على سبيل المثال ، يمكن للجسيمات المشعة أن تتسرب إلى المياه الجوفية ، وتتدفق إلى البحيرات والأنهار والمحيطات القريبة ، وتطفو في الغلاف الجوي ، بل وتلوث الماشية والمحاصيل. يتطلب كل نوع من أنواع التلوث البيئي استجابة مختلفة.

عندما تلوث المواد المشعة المياه الجوفية ، تشرف منظمات مثل وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) على بناء مرافق استخراج المياه الجوفية ومعالجتها. من ناحية أخرى ، إذا كانت التربة نفسها ملوثة ، فقد تحتاج إلى استخراجها ودفنها في منشأة احتواء أو حتى تغليفها بالخرسانة. عندما تنتشر مادة مشعة في مسطحات مائية كبيرة أو في الغلاف الجوي ، قد يكون من المستحيل إزالة التلوث. في مثل هذه الحالات ، يتم مراقبة الأسماك والماشية والمنتجات عن كثب لزيادة مستويات النشاط الإشعاعي.

بغض النظر عن نوع التلوث ، فإن مسح المواد المشعة يعد مهمة خطيرة ، والصبر في بعض الأحيان هو أفضل طريقة لتطهير الموقع بأمان. تتحلل جميع المواد المشعة بمرور الوقت ، وتتحلل في النهاية إلى عناصر ابنة مستقرة وآمنة. وبينما تستغرق هذه العملية آلاف السنين للنفايات المشعة عالية المستوى ، فإنها تحدث بسرعة أكبر بكثير للنفايات منخفضة المستوى مثل معدات الأمان والمياه المستخدمة داخل محطة للطاقة النووية. وفقًا لذلك ، غالبًا ما يتم تخزين النفايات في الموقع الذي تم إنتاجها فيه لسنوات أو حتى عقود قبل التخلص منها بشكل صحيح.

نظرًا لخطورة عملية تنظيف المواد المشعة ، يتم تنظيمها بشكل كبير في جميع أنحاء العالم. في الولايات المتحدة ، وضعت الوكالات الفيدرالية مثل وكالة حماية البيئة ووزارة الطاقة واللجنة التنظيمية النووية إرشادات السلامة ، وإصدار التراخيص لتشغيل محطات الطاقة النووية والإشراف على أي جهود تنظيف.

حتى الآن ، تعتبر كارثة تشيرنوبيل عام 1986 أكبر كارثة في تاريخ الطاقة النووية ، حيث عرّضت عشرات العمال لمستويات مكثفة من الإشعاع. في غضون أسابيع ، توفي 28 منهم بعد إصابتهم بمتلازمة الإشعاع الحاد (ARS).

يعاني الأفراد المصابون بمتلازمة ARS على الفور من أعراض مثل الغثيان والقيء والإسهال ، تليها فترة من الصحة تبدو مثالية. لكن قبل مضي وقت طويل ، يعود الضحايا إلى حالة مرض خطير ، اعتمادًا على كمية الإشعاع التي يتلقاها الشخص ، يمكن أن يؤدي في كثير من الأحيان إلى الوفاة. نظرًا لأن ARS مدمر للغاية ، يتوخى العمال الحذر الشديد عند التعامل مع المواد النووية.

التخلص من النفايات المشعة

لا يكتمل تطهير موقع مثل فوكوشيما دايتشي حقًا حتى يتم التخلص من المواد المشعة من الموقع بأمان. قضبان الوقود النووي المستهلك ، على سبيل المثال ، تظل خطرة لآلاف السنين بعد إزالتها من محطة للطاقة [المصدر: وكالة حماية البيئة الأمريكية]. وبينما يعمل العلماء والباحثون بلا كلل لإيجاد طرق لتحييد خطر الكميات المتزايدة باستمرار من النفايات النووية المتولدة كل عام ، فإن الخيار الوحيد المتاح لدينا الآن هو تخزينها. لكن أين؟ بعد كل شيء ، يزداد حجم النفايات المشعة كل ثانية ، حيث يتوقع الخبراء توليد 400000 طن إضافي (363000 طن متري) خلال العقدين المقبلين [المصدر: الرابطة النووية العالمية].

في حالة الإشعاع المنخفض المستوى الذي ينبعث منه النفايات ، لا تختلف عملية التخلص بشكل ملحوظ عن نقل القمامة إلى مكب النفايات المحلي. بينما يتعين على المهندسين توخي الحذر من أن هذه المواد لن تتشتت تحت أي ظرف من الظروف أو تلوث إمدادات المياه المحلية ، فإن مواقع التخلص هذه تقع عادةً بالقرب من السطح.

من ناحية أخرى ، تعتبر المرافق المصممة لاحتواء النفايات المشعة عالية المستوى أكثر قوة. على سبيل المثال ، كلفت منشأة جبل يوكا في نيفادا أكثر من 13 مليار دولار لبناء وتخزين المواد المشعة على عمق 1000 قدم (300 متر) تحت الأرض في شبكة من الأنفاق المحمية ، لكن العلماء وصانعي السياسات ما زالوا يناقشون قدرتها على احتواء حمولتها بأمان [المصادر: أسوشيتد برس ، مقاطعة يوريكا].

يعد إنشاء مستودع للنفايات النووية مجرد خطوة أولى نحو التخلص من المواد المشعة عالية المستوى. بعد ذلك ، يجب وضع المادة في براميل معدنية مصممة خصيصًا للنقل. نظرًا لأن جميع أنواع الحوادث يمكن أن تحدث أثناء النقل ، فقد تم تصميم البراميل لتحمل كل شيء من الحرائق التي يبلغ ارتفاعها 30 قدمًا (9 أمتار) إلى حرائق 1475 درجة فهرنهايت (802 درجة مئوية) [المصدر: مقاطعة يوريكا]. هذه البراميل ، المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ والتيتانيوم وسبائك أخرى ، تقوم بالرحلة من موقع المنشأ إلى مستودع النفايات النووية حيث يمكن أن تبقى البراميل لآلاف السنين.

لا تختار جميع الدول تخزين النفايات النووية عالية المستوى كما تفعل الولايات المتحدة ، وبدلاً من ذلك تعيد معالجة الوقود وإعادة استخدامه لتوليد المزيد من الطاقة. ومع ذلك ، فإن إعادة المعالجة لا تلغي الحاجة إلى تخزين المواد النووية ، مما يجعل التخلص منها مسألة حاسمة لكل دولة تستخدم الطاقة النووية

كما قد تتخيل ، يعد تنظيف النفايات النووية والتخلص منها مسعى مكلفًا. قدرت هيئة نزع السلاح النووي البريطانية تكلفة تنظيف جميع المواقع المشعة العشرين في البلاد بما يصل إلى 160 مليار دولار ، على سبيل المثال [المصدر: ماكاليستر]. ومع ذلك ، يقول أنصار الطاقة النووية إن الوصول إلى مصدر طاقة موثوق ونظيف ووفير أكثر من يبرر التكاليف المرتبطة بصيانة المنشآت النووية وتنظيفها.

نعلم جميعًا أن الإشعاع ضار ، لكن الحقيقة هي أننا لا نستطيع الهروب من مستوى معين من التعرض. لكن ما مقدار الإشعاع الذي يلزم لإيذاء شخص ما؟ يصدر إشعاع الخلفية والأشعة السينية إشعاعات قليلة جدًا بحيث لا تسبب أي ضرر ، مثل العيش بالقرب من محطة للطاقة النووية أو حتى المشي حول موقع كارثة تشيرنوبيل لمدة ساعة. في الواقع ، لا تتلقى سوى الأطقم التي تعمل مباشرة مع المواد المشعة إشعاعًا كافيًا لتعريض صحتهم للخطر ، وحتى في حالات نادرة فقط. ومع ذلك ، أدرك الفنيون الذين يعملون على تحقيق الاستقرار في مصنع فوكوشيما دايتشي أنهم كانوا في طريق الخطر مباشرة واستمروا في الضغط إلى الأمام ، مما يدل على الشجاعة الحقيقية من أجل بلدهم.


شاهد الفيديو: روعة البستنة وهندسة الحدائق