كتب مخاطر المواد النووية

يوجد حاليا ما مجموعه 47.000 طن من النفايات النووية عالية المستوى المخزنة في الولايات المتحدة الأمريكية. النفايات النووية حوالي 94٪ اليورانيوم، 1.3٪ البلوتونيوم، 0.14٪ أخرى أكتينيدات، و5.2٪ منتجات الانشطار وحوالي 1.0٪ من هذه النفايات تتكون من نظائر طويلة العمر. وهناك تحديات تقنية حيث أنه من الأفضل إقفال منتجات الانشطار التي طال أمدها ولكن لا ينبغي المبالغة في التحدي. تدرس الحكومات في جميع أنحاء العالم مجموعة من خيارات إدارة النفايات والتخلص منها وعادة ما تنطوي على التنسيب الجيولوجي العميق على الرغم من التقدم المحدود نحو تنفيذ حلول إدارة النفايات على المدى الطويل.

ويمكن توضيح الفرق بين النفايات النووية قصيرة الأجل والنفايات منخفضة المستوى طويلة الأجل على عنصر اليود المشع (¹³¹I و ¹²⁹I) في المثال التالي حيث يتحلل كلٍّ من الإصدار ¹³¹I و ¹²⁹I في فترة تعادل نصف العمر. تتحلل ¹³¹I مع إطلاق 970 الف إلكترون فولت في حين تتعطل ¹²⁹I مع إطلاق 194 الف إلكترون فولت من الطاقة. وبالتالي فإن 131 جرام من ¹³¹I ستطلق 45 جيجا جول على مدى ثمانية أيام تبدأ بمعدل أولي يبدأ بـ 600 بيكريل حيث يطلق 90 كيلووات مع آخر انحلال إشعاعي في غضون عامين في حين إن 129 جرام من ¹²⁹I من شأنه أن يؤدي إلى إطلاق 9 جيجا جول على مدى 15.7 مليون سنة بدءا بمعدل أولي يبدأ بـ 850 بيكريل مع نشاط إشعاعي بنسبة أقل من 1 ٪ في 100,000 سنة.

كما يقلل طن واحد من النفايات النووية من انبعاث غاز ثاني أكسيد الكربون بمقدار 25 مليون طن.

قد تكون النويدات المشعة مثل ¹³¹I أو ¹²⁹I مشعة للغاية أو طويلة جدًا ولكنها لا يمكن أن يكون لهما نفس المول حيث مول واحد من ¹²⁹I يخضع لنفس العدد من الاضمحلال (3x10²³) في 15.7 مليون سنة على العكس من ¹³¹I حيث يكون مول واحد من ¹³¹I في 8 أيام وبالتالي فإن ¹³¹I مشع للغاية ولكنه يختفي بسرعة كبيرة في حين أن ¹²⁹I يطلق مستوى منخفض جدا من الإشعاع ولكن لفترة طويلة جدا.

هناك منتجان انشطاران طويلان هما الـ تكنيشيوم-99 (عمر النصف 220,000 سنة) و اليود-129 (عمر النصف 15.7 مليون سنة) وهما مصدر قلق كبير بسبب وجود فرصة أكبر للدخول إلى المحيط الحيوي. العناصر المستنفدة من اليورانيوم في الوقود المستنفد هي نبتونيوم-237 (نصف العمر مليوني سنة) والبلوتونيوم 239 (عمر النصف 24000 سنة) ولكن ستبقى في البيئة لفترات طويلة.

قد يكون الحل لكلا الأكتينيدات والحاجة إلى طاقة منخفضة الكربون هو المفاعل السريع حيث يشكل واحد طن من النفايات النووية بعد حرق كامل في مفاعل سريع بمنع 500 مليون طن من ثاني أكسيد الكربون من دخول الغلاف الجوي.

إن تخزين النفايات عادة ما يتطلب العلاج متبوعا باستراتيجية طويلة الأجل تنطوي على تخزين دائم أو التخلص من النفايات أو تحويلها إلى شكل غير سام.

تدرس الحكومات في جميع أنحاء العالم مجموعة من الخيارات في إدارة النفايات والتخلص منها وعادة ما تنطوي على توظيف جيولوجي عميق على الرغم من التقدم المحدود في تنفيذ حلول إدارة النفايات على المدى الطويل حيث يرجع ذلك جزئياً إلى أن الأطر الزمنية المعنية عند التعامل مع النفايات المشعة تتراوح بين 10000 إلى ملايين السنين وفقا للدراسات التي تعتمد على تأثيرات جرعة الإشعاع المقدرة.

وبما أن جزء من ذرات النظائر المشعة المتحللة في وحدة زمنية يتناسب عكسيا مع نصف العمر فإن النشاط الإشعاعي النسبي لكمية من النفايات المشعة بسبب الصناعات النووية والمدفونة سيتضائل مع مرور الوقت مقارنة بالنظائر المشعة الطبيعية (مثل سلسلة الاضمحلال الإشعاعي والبالغة 120 تريليون طن من الثوريوم و 40 تريليون طن من اليورانيوم التي تكون في تركيزات ضئيلة نسبياً من أجزاء لكل مليون على كتلة القشرة على سبيل المثال 3 * 10¹⁹ طن خلال إطار زمني لآلاف السنين بعد أن تنهار النظائر المشعة القصيرة والأكثر نشاطًا سيؤدي دفن النفايات النووية الأمريكية إلى زيادة النشاط الإشعاعي بحيث تكون أعلى من 2000 قدم من الصخور والتربة في الولايات المتحدة (10 مليون كيلومتر مربع) وهي تساوي جزء واحد من 10 مليون على الكمية التراكمية من النظائر المشعة الطبيعية في مثل هذا الحجم على الرغم من أن المناطق المجاورة للموقع سيكون لديها تركيز أعلى بكثير من النظائر المشعة تحت الأرض.