Ứng dụng khoáng chất trong xử lý rác thải hạt nhân

Ngoài việc loại bỏ và cô lập phế thải độc hại, các khoáng chất còn cế thể được sử dụng để xử lế rác thải hạt nhân. Những trường hợp ứng dụng mới đây, ví dụ việc các nhà máy của Thụy Điển sử dụng bentonit để loại bỏ phế thải hạt nhân, đã cho thấy xu hướng ngày càng tăng này.Loại bỏ rác thải hạt nhân và xử lí các chất rơi vãi và chảy tràn là một trong những vấn đề quan trọng nhất của các nhà máy điện hạt nhân. ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ứng dụng khoáng chất trong xử lý rác thải hạt nhân Ứng dụng khoángchất trong xử lý rác thải hạt nhân Ngoài việc loại bỏ và cô lập phếthải độc hại, các khoáng chất còncế thể được sử dụng để xử lế rácthải hạt nhân. Những trường hợpứng dụng mới đây, ví dụ việc cácnhà máy của Thụy Điển sử dụngbentonit để loại bỏ phế thải hạtnhân, đã cho thấy xu hướng ngàycàng tăng này.Loại bỏ rác thải hạt nhân và xử lícác chất rơi vãi và chảy tràn là mộttrong những vấn đề quan trọng nhấtcủa các nhà máy điện hạt nhân.Trong tương lai, tầm quan trọngcủa vấn đề này có thể sẽ ngày cànglớn theo xu hướng thay thế các nhàmáy điện phát thải khí gây hiệu ứngnhà kính bằng các nhà máy điện hạtnhân.Trong lịch sử hoạt động của mình,ngành năng lượng hạt nhân đã phảichứng kiến nhiều trường hợp tainạn, rơi vãi và chảy tràn rác thải hạtnhân nguy hiểm - đặc biệt là thảmhọa Trecnôbưn (Ucraina) và các tainạn hạt nhân khác tại Windscale(Anh), Chalk River (Canađa),Savannah River Site (Mỹ),…Trong thảm họa hạt nhânTrecnôbưn, xezi phóng xạ Cs (137)thoát ra đã được gió mang theo đirất xa và được phát hiện thấy tậnVermont (Mỹ). Các nguyên tốphóng xạ bị giải phóng trong cáctai nạn hạt nhân và cả trong cáchoạt động bình thường ở các nhàmáy điện nguyên tử có tuổi thọ rấtcao và nếu con người hít thở phảithì chúng có thể lưu lại trong cơ thểtrong suốt cuộc đời, hậu quả làthường dẫn đến các bệnh ung thư.Ngày nay, chôn lấp giếng sâu làmột trong những phương pháp chủyếu để loại bỏ nhiên liệu hạt nhânđã qua sử dụng. Trước khi xử líchôn lấp rác thải hạt nhân dạng rắnngười ta thường bọc kín nó trongcác viên nang có vỏ bằng thủy tinh,đồng hoặc xi măng đặc biệt. Rácthải dạng lỏng được cô đặc bằngphương pháp trao đổi ion, sau đócũng được bọc kền. Để đề phòngtrường hợp các viên nang đựng rácthải hạt nhân bề hư hại và giảiphóng ra các chất phóng xạ, Côngty SKB Thụy Điển đặt các viênnang vỏ đồng chứa rác thải hạtnhân vào các lỗ được nạp bentonitđể bảo vệ cho các viên nang nàykhông bị đè nát bởi các chuyểnđộng của đá xung quanh, đồng thờibảo vệ chống nước rò gỉ ra hoặcvào. Người ta đã chứng minh rằngcác hóa chất có tính phóng xạ cóthể được loại bỏ khỏi các dòng phếthải và cô lập nhờ sử dụng các loạikhoáng chất khác nhau. Cáckhoáng chất thường được sử dụngchủ yếu là đất sét, mica, zeolit, oxitsilic và các dạng biến thể củachúng.MicaCông ty Kemirra Oy của Phần Lanđã phát hiện ra rằng phlogopit (mộtkhoáng vật thuộc nhóm mica) cóthể chiết và cô lập các nguyên tốphóng xạ ra khỏi nước nhiễm xạbằng cách trao đổi ion. Các nhàkhoa học tại Đại học Tổng hợpbang Pennsylvania (Mỹ) cũng đãphát hiện rằng phlogopit hoạt độngnhư một loại rây có tính chọn lọccao để tách các đồng vị phóng xạcủa xezi, coban và stronti ra khỏinước thải. Khi đềó các đồng vịphóng xạ này được cố định ở dạngrắn và có thể được loại bỏ như chấtthải rắn. Mica có thể được sử dụngbằng cách phân tán trong nướchoặc đất nhiễm xezi và sau đó lọcra bã chứa xezi. Người ta cũng cóthể cho người hoặc gia súc bịnhiễm xezi uống mica để chiềt xezira khỏi cơ thể và sau đề bài tiềt rangoài.Đối với việc tách và cô lập cobanphềng xạ Co (60), phlogopit cóhiệu quả cao hơn nhiều các khoángvật khác trong nhóm mica, ví dụcao hơn muscovit 30 lần và caohơn biotit 6 lần. Nh-ng muscovit tựnhiên cề hiệu quả cao hơnphlogopit 13 lần trong việc cô lậpxezi phềng xạ ( Cs). Nếu phlogopitnghiền mịn đ(137) đã bị giải phóng vào nướclàm mát, dẫn đến ô nhiễm các conkênh rạch và đầm lầy với diện tíchlên đến 3000 mẫu Anh. Đồng vịphóng xạ Cs (137) có chu kỳ bánhủy 30 năm và là đồng vị phóng xạphổ biến nhất ở những người bịphơi nhiễm bức xạ hạt nhân. Xezibị tích tụ trong bùn nhưng hàngnăm sẽ thoát dần lên mặt nước. Doxezi thay thế kali nên nó tập trungtrong cây cỏ ở đầm lầy và các vườncây, từ đó đi vào thức ăn gia súc.Dân cư vùng Savannah đã đượckhuyền cáo không ăn thịt gia súc tựnuôi và rau tự trồng.Năm 2002 người ta đã thực hiệnmột nghiên cứu về việc sử dụng cáckhoáng chất khác nhau để khử độccho vùng đầm lầy ở SavannahRiver. Nhiều loại đất sét đã đượcđánh giá, kết quả cho thấy caolanhcó hiệu quả thấp nhất và illit(khoáng vật nhóm mica) có hiệuquả cao nhất.Phương pháp khử độc được ápdụng là đào bùn lên và xử lí bằngkhoáng chất. Người ta đã thực hiệncác thử nghiệm bằng cách sử dụngillit (muscovit nghiền mịn) làm phụgia tại chỗ, với lớp dày 0,1 insơ,tiêu thụ khoảng 100 tấn. Illit hấpthụ Cs, sau đó chìm xuống đáy bùnvà lưu lại tại đó, giữ chặt xezi theonó. Nó không bị giải phềng theothời gian và không chịu tác độngcủa ion amoni.Ngoài ra, saponit (một loại đất sétchứa magiê tương tự như bentonitgiãn nở) cũng đ-ợc sử dụng nhưchất khử độc cho động vật bị nhiễmphóng xạ từ thức ăn trong vùngTrecnôbưn.ZeolitCả zeolit tự nhiên cũng như zeolittổng hợp đều được sử dụng để khửđộc và loại bỏ rác thải hạt nhân.Sau thảm họa hạt nhân Trecnôbưn,zeolit đã được bổ sung vào thức ăng ...