Prevođenje radioaktivnog otpada u staklo u samo par koraka
Inertizacija niskoradioaktivnog otpada ostakljivanjem
Kako bi smanjili utjecaj odloženog radioaktivnog otpada, učinili ga inertnim i potencijalno ponovno upotrebljivim, američki istraživači pronašli su način kako niskoradioaktivni otpad pretvoriti u izdržljivo staklo. Procesom se uklanjaju opasne kemijske supstance tako da krajnji produkt više nije opasan za okoliš i ljude.
Radioaktivni ostaci iz povijesti
Hladni rat je iza sebe ostavio značajne količine niskoradioaktivnog otpada, no budućnost njegovog uklanjanja mogla bi biti malo jasnija i čišća zahvaljujući timu znanstvenika s američkog Pacific Northwest National Laboratory (u daljnjem tekstu: PNNL), koji je po prvi put u kontinuiranom procesu postaklio niskoradioaktivni otpad.
U postavljenom laboratoriju, tri galona (11,4 L) niskoradioaktivnog otpada uzeta iz spremnika nuklearnog proizvodnog kompleksa Hanford u Washingtonu, koji se više ne koristi, pretvorena su u vrlo izdržljivo staklo. Ovim procesom imobiliziraju se radioaktivne kemijske komponente unutar otpada.
Nuklearni otpad danas je najzahtjevniji otpad za zbrinjavanje jer ga nije moguće tek tako prepustiti okolišu na brigu i predstavlja jedan od glavnih okolišnih problema našeg vremena. Zanimljivo je da čak ako se svi nuklearni reaktori na Zemlji odjednom ugase, a novi se ne izgrađuju, i dalje nam preostaje za zbrinuti milijune galona radioaktivnog otpada zaostalog od proizvodnje u tri četvrtine stoljeća. Dakako, zajedno s budućim otpadom iz istraživačkih reaktora i bolnički radioloških laboratorija.
Dio problema vezanog za radioaktivni otpad je u pronalasku mjesta za njegovo dugoročno skladištenje, a dio u razvijanju procesa kojim bi se takav otpad mogao učiniti kemijski inertnim i tome kako onemogućiti njegovu interakciju s okolišem.
Procesom vitrifikacije do inertnog materijala
Postoji nekoliko načina tretiranja radioaktivnog otpada, a jedan od obećavajućih je vitrifikacija ili ostakljivanje. To je miješanje filtriranog radioaktivnog otpada s materijalima za oblikovanje stakla, zatim zagrijavanje takve smjese u peći do stvaranja borosilikatnog stakla koje ostaje stabilno tisućama godina.
Razvoj ove metode obično je usredotočen na nuklearni otpad visokog stupnja radijacije poput istrošenih šipki nuklearnog goriva, no niskoradioaktivnog otpada ima sto puta više, pa je on i korišten u ovom istraživanju. To je otpadni materijal koji je onečišćen radioaktivnim elementima ili je bio izložen neutronskom zračenju. U takav otpad spadaju istrunuli medicinski izotopi, kontaminirana odjeća, kosturi laboratorijskih životinja i ostaci u tekućem obliku iz reaktora niske radioaktivnosti.
Novi proces, koji je razvio PNNL u suradnji s američkim Department of Environment's Office of River Protection (ORP) i Washington River Protection Solutions (WRPS), koji upravlja radioaktivnim otpadom pohranjenim u spremniku u Hanfordu, pilot je verzija Direct Feed Low-Activity Waste sustava koji će jednog dana biti korišten za vitrifikaciju milijuna galona niskoradioaktivnog otpada zaostalog od američkog programa razvijanja nuklearnog oružja. Ispitivanje je osmišljeno kako bi pokazalo da se radioaktivni otpad može i kontinuirano obraditi, a ne samo šaržno te kako bi pomoglo pri boljem razumijevanju rada metode u svrhu kasnije pripreme procesa za uvećanje.
Za demonstraciju, PNNL je uzeo tekući nuklearni otpad iz Hanforda te koristio filtre i kolone za ionsku izmjenu za uklanjanje krutih tvari i teškog metala cezija. Tako obrađena tekućina pomiješana je sa sirovim materijalom za izradu stakla, zatim upumpana u pet inča (12,7 cm) široku peć (topionik) uz stabilnu, kontroliranu brzinu dok se cijeli sustav zagrijavao na 2.100 °F (1.149 °C). Otprilike svakih 30 minuta ekstrudirano je oko 8 unca (227 g) stakla, a ukupno ga je dobiveno 20 lb (9,1 kg).
U međuvremenu, radioaktivni plinovi nastali tijekom procesa vitrifikacije vraćeni su nazad u tekuću fazu kondenzacijom, koja se sakuplja za daljnju vitrifikaciju. Staklo i dobiveni talog analizirat će se kako bi se utvrdilo zadovoljavaju li standarde za odlaganje.
Svijetla budućnost procesa
Prema PNNL-u, kasnije ove godine zakazan je još jedan laboratorijski test vitrifikacije. U tom testu tekućina iz drugog spremnika nuklearnog otpada u Hanfordu provest će se kroz različite postupke filtracije i ionske izmjene prije nego li se pretvori u staklo.
„Vođenje procesa s pravim otpadom umjesto simulacije kroz ove testove daje vrijedne podatke za potvrdu i pročišćavanje našeg pristupa tretiranju niskoradioaktivnog otpada“, tvrdi Kris Colosi, voditelj WRPS projekta. „To je još jedan važan korak prema rješenju uklanjanja i odlaganja velikog dijela otpada iz Hanfordovih spremnika.“
Barbara Kalebić / Ekovjesnik