Το θρυμματισμένο σκυρόδεμα από παλαιές πυρηνικές εγκαταστάσεις θα μπορούσε να διαδραματίσει πολύ μεγαλύτερο ρόλο στην ασφαλή διαχείριση της ραδιενεργού γης από ό,τι είχε προηγουμένως κατανοηθεί. Έρευνα που δημοσιεύτηκε στο ACS ES&T Water και διεξήχθη από επιστήμονες του Πανεπιστημίου του Μάντσεστερ, του Εθνικού Πυρηνικού Εργαστηρίου του Ηνωμένου Βασιλείου και του Πανεπιστημίου Clemson εξέτασε πώς το θρυμματισμένο σκυρόδεμα αλληλεπιδρά με το στρόντιο-90, έναν κινητό ραδιενεργό ρύπο που βρίσκεται σε παλαιές πυρηνικές εγκαταστάσεις όπως το Sellafield και το Hanford.
Η διαμόρφωση των συνθηκών
Η ομάδα διαπίστωσε ότι υπό συνθήκες παρόμοιες με αυτές που αναμένονται σε ρηχά, επιτόπια περιβάλλοντα απόρριψης, το σκυρόδεμα μπορεί να αντιδράσει και να γίνει μια μακροπρόθεσμη δεξαμενή για το στρόντιο-90, ιδιαίτερα όταν εκτίθεται στον αέρα ή υποβάλλεται σε επεξεργασία με φωσφορικά άλατα.
Η καθηγήτρια Katherine Morris, Πρόεδρος Έρευνας BNFL στο Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, δήλωσε: «Η εργασία μας δείχνει ότι το θρυμματισμένο σκυρόδεμα δεν λειτουργεί απλώς ως αδρανές απόβλητο υλικό - μπορεί να απομακρύνει ενεργά το στρόντιο από το διάλυμα και να το συγκρατήσει σε μορφές που είναι σταθερές σε μεγάλα χρονικά διαστήματα. Αυτό είναι σημαντικό για την κατανόηση του πώς το ελαφρώς μολυσμένο σκυρόδεμα θα μπορούσε να εφαρμοστεί επιτόπου για την ελαχιστοποίηση της μεταφοράς ραδιονουκλεϊδίων».
Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε σκυρόδεμα που προερχόταν από την Αρχή Πυρηνικής Παροπλισμού του Ηνωμένου Βασιλείου και εξέτασε τη συμπεριφορά του όταν αναμειγνύεται με συνθετικά υπόγεια ύδατα που περιέχουν είτε σταθερό στρόντιο είτε ίχνη ραδιενεργού στροντίου-90. Τα πειράματα διεξήχθησαν για τρεις μήνες υπό δύο αντίθετες συνθήκες: περιορισμένης περιεκτικότητας σε αέρα, που αντιπροσωπεύει σφραγισμένα ή χαμηλής περιεκτικότητας σε οξυγόνο (υπόγεια) περιβάλλοντα· και εξισορροπημένης με αέρα (εκτεθειμένης στον αέρα), που αντιπροσωπεύει σενάρια απόρριψης όπου υπάρχει αέρας.
Σε συστήματα εξισορροπημένης με αέρα, το θρυμματισμένο σκυρόδεμα αφαίρεσε περίπου το 82% του στροντίου από το διάλυμα εντός τριών μηνών, σε σύγκριση με μόνο το 14% υπό συνθήκες περιορισμένης περιεκτικότητας σε αέρα. Αυτή η διαφορά συνδέθηκε με τον σχηματισμό ασβεστίτη, ενός ορυκτού ανθρακικού ασβεστίου που σχηματίζεται καθώς το σκυρόδεμα αντιδρά με το διοξείδιο του άνθρακα στον αέρα. Το στρόντιο μπορεί να υποκαταστήσει το ασβέστιο στον ασβεστίτη, κλειδώνοντάς τον στη δομή του ορυκτού.
Ο νέος σχηματισμός
Η φασματοσκοπία απορρόφησης ακτίνων Χ επιβεβαίωσε ότι το στρόντιο ενσωματώθηκε εν μέρει στον νεοσχηματισμένο ασβεστίτη σε αυτά τα εκτεθειμένα στον αέρα συστήματα, παρέχοντας έναν μηχανισμό για τη μακροπρόθεσμη απομάκρυνση του στροντίου-90 από τα υπόγεια ύδατα.
Η ομάδα δοκίμασε επίσης δύο επεξεργασίες φωσφορικών - μία όπου προστέθηκε φωσφορικό άλας κατά τη διάρκεια του πειράματος και μία όπου το σκυρόδεμα προεπεξεργάστηκε με φωσφορικό άλας. Και οι δύο προσεγγίσεις αύξησαν την απορρόφηση στροντίου, ακόμη και όταν ο αέρας ήταν περιορισμένος.
Σε συστήματα φωσφορικών ισορροπημένων με αέρα, έως και 98% του στροντίου απομακρύνθηκε από το διάλυμα εντός 48 ωρών. Η μικροσκοπία έδειξε ότι σχηματίστηκαν στην επιφάνεια του σκυροδέματος επιστρώσεις φωσφορικού ασβεστίου με χαμηλή κρυσταλλικότητα, παρέχοντας πρόσθετες θέσεις για την απορρόφηση ή την ενσωμάτωση του στροντίου σε μεγάλα χρονικά διαστήματα, επιτρέποντας τη ραδιενεργό αποσύνθεση σε σταθερό Zr.
Οι ρύποι
Το στρόντιο-90 είναι ένας βασικός ρύπος σε πολλές ιστορικές πυρηνικές εγκαταστάσεις, επειδή είναι σχετικά κινητό στα υπόγεια ύδατα. Σημαντικοί όγκοι ελαφρώς μολυσμένου σκυροδέματος παράγονται κατά την αποξήλωση και η επιτόπια απόρριψη διερευνάται όλο και περισσότερο για τη διαχείριση αυτού του υλικού.
Τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι όταν το σκυρόδεμα θρυμματίζεται και εκτίθεται στον αέρα —όπως θα συνέβαινε κατά την ανακύκλωση ή την ρηχή ταφή— οι φυσικές διεργασίες ενανθράκωσης μπορούν να ενισχύσουν σημαντικά την κατακράτηση στροντίου. Οι επεξεργασίες με φωσφορικά άλατα θα μπορούσαν να βελτιώσουν περαιτέρω την απόδοση, ιδιαίτερα σε περιοχές όπου η πρόσβαση στον αέρα είναι περιορισμένη.
Ο Morris πρόσθεσε: «Αυτά τα αποτελέσματα μας δίνουν μια σαφέστερη εικόνα για το τι συμβαίνει όταν τα απόβλητα σκυροδέματος αλληλεπιδρούν με τα υπόγεια ύδατα με την πάροδο του χρόνου. Κατανοώντας τους μηχανισμούς που παγιδεύουν το στρόντιο, μπορούμε να υποστηρίξουμε καλύτερα ασφαλείς, βασισμένες σε στοιχεία αποφάσεις σχετικά με την επιτόπια απόρριψη και τη μακροπρόθεσμη διαχείριση της ραδιενεργά μολυσμένης γης».
www.worldenergynews.gr
