Ứng dụng khoáng chất trong xử lý rác thải hạt nhân ppt

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.
Trong tương lai, tầm quan trọng
của vấn đề này có thể sẽ ngày càng
lớn theo xu hướng thay thế các nhà
máy điện phát thải khí gây hiệu ứng
nhà kính bằng các nhà máy điện hạt
nhân.

Trong lịch sử hoạt động của mình,
ngành năng lượng hạt nhân đã phải
chứng kiến nhiều trường hợp tai
nạn, rơi vãi và chảy tràn rác thải hạt
nhân nguy hiểm - đặc biệt là thảm
họa Trecnôbưn (Ucraina) và các tai
nạn hạt nhân khác tại Windscale
(Anh), Chalk River (Canađa),
Savannah River Site (Mỹ),…
Trong thảm họa hạt nhân
Trecnôbưn, xezi phóng xạ Cs (137)
thoát ra đã được gió mang theo đi
rất xa và được phát hiện thấy tận
Vermont (Mỹ). Các nguyên tố
phóng xạ bị giải phóng trong các
tai nạn hạt nhân và cả trong các
hoạt động bình thường ở các nhà
máy điện nguyên tử có tuổi thọ rất
cao và nếu con người hít thở phải
thì chúng có thể lưu lại trong cơ thể
trong suốt cuộc đời, hậu quả là
thường dẫn đến các bệnh ung thư.
Ngày nay, chôn lấp giếng sâu là
một trong những phương pháp chủ
yếu để loại bỏ nhiên liệu hạt nhân
đã qua sử dụng. Trước khi xử lí
chôn lấp rác thải hạt nhân dạng rắn
người ta thường bọc kín nó trong
các viên nang có vỏ bằng thủy tinh,
đồng hoặc xi măng đặc biệt. Rác

thải dạng lỏng được cô đặc bằng
phương pháp trao đổi ion, sau đó
cũng được bọc kền. Để đề phòng
trường hợp các viên nang đựng rác
thải hạt nhân bề hư hại và giải
phóng ra các chất phóng xạ, Công
ty SKB Thụy Điển đặt các viên
nang vỏ đồng chứa rác thải hạt
nhân vào các lỗ được nạp bentonit
để bảo vệ cho các viên nang này
không bị đè nát bởi các chuyển
động của đá xung quanh, đồng thời
bảo vệ chống nước rò gỉ ra hoặc
vào. Người ta đã chứng minh rằng
các hóa chất có tính phóng xạ có
thể được loại bỏ khỏi các dòng phế
thải và cô lập nhờ sử dụng các loại
khoáng chất khác nhau. Các
khoáng chất thường được sử dụng
chủ yếu là đất sét, mica, zeolit, oxit
silic và các dạng biến thể của
chúng.
Mica
Công ty Kemirra Oy của Phần Lan
đã phát hiện ra rằng phlogopit (một
khoáng vật thuộc nhóm mica) có
thể chiết và cô lập các nguyên tố
phóng xạ ra khỏi nước nhiễm xạ
bằng cách trao đổi ion. Các nhà
khoa học tại Đại học Tổng hợp

bang Pennsylvania (Mỹ) cũng đã
phát hiện rằng phlogopit hoạt động
như một loại rây có tính chọn lọc
cao để tách các đồng vị phóng xạ
của xezi, coban và stronti ra khỏi
nước thải. Khi đềó các đồng vị
phóng xạ này được cố định ở dạng
rắn và có thể được loại bỏ như chất
thải rắn. Mica có thể được sử dụng
bằng cách phân tán trong nước
hoặc đất nhiễm xezi và sau đó lọc
ra bã chứa xezi. Người ta cũng có
thể cho người hoặc gia súc bị
nhiễm xezi uống mica để chiềt xezi
ra khỏi cơ thể và sau đề bài tiềt ra
ngoài.
Đối với việc tách và cô lập coban
phềng xạ Co (60), phlogopit có
hiệu quả cao hơn nhiều các khoáng
vật khác trong nhóm mica, ví dụ
cao hơn muscovit 30 lần và cao
hơn biotit 6 lần. Nh-ng muscovit tự
nhiên cề hiệu quả cao hơn
phlogopit 13 lần trong việc cô lập
xezi phềng xạ ( Cs). Nếu phlogopit
nghiền mịn đ<ợc chuyển thành
dạng natri bằng cách trao đổi ion
thì khả năng hấp thụ Co (60) sẽ
tăng gấp đôi. Phlogopit cũng có
hiệu quả cao đối với việc cô lập

stronti phóng xạ Sr (85).
Đất sét
Trong thập niên 1950, vùng
Savannah River, Nam Carolina
(Mỹ), là địa điểm sản xuất vật liệu
cho vũ khí hạt nhân. Vùng này đã
bị ô nhiễm nặng bởi các háa chất và
các chất phóng xạ. Hơn 500 curi Cs
(137) đã bị giải phóng vào nước
làm mát, dẫn đến ô nhiễm các con
kênh rạch và đầm lầy với diện tích
lên đến 3000 mẫu Anh. Đồng vị
phóng xạ Cs (137) có chu kỳ bán
hủy 30 năm và là đồng vị phóng xạ
phổ biến nhất ở những người bị
phơi nhiễm bức xạ hạt nhân. Xezi
bị tích tụ trong bùn nhưng hàng
năm sẽ thoát dần lên mặt nước. Do
xezi thay thế kali nên nó tập trung
trong cây cỏ ở đầm lầy và các vườn
cây, từ đó đi vào thức ăn gia súc.
Dân cư vùng Savannah đã được
khuyền cáo không ăn thịt gia súc tự
nuôi và rau tự trồng.
Năm 2002 người ta đã thực hiện
một nghiên cứu về việc sử dụng các
khoáng chất khác nhau để khử độc
cho vùng đầm lầy ở Savannah
River. Nhiều loại đất sét đã được
đánh giá, kết quả cho thấy caolanh

có hiệu quả thấp nhất và illit
(khoáng vật nhóm mica) có hiệu
quả cao nhất.
Phương pháp khử độc được áp
dụng là đào bùn lên và xử lí bằng
khoáng chất. Người ta đã thực hiện
các thử nghiệm bằng cách sử dụng
illit (muscovit nghiền mịn) làm phụ
gia tại chỗ, với lớp dày 0,1 insơ,
tiêu thụ khoảng 100 tấn. Illit hấp
thụ Cs, sau đó chìm xuống đáy bùn
và lưu lại tại đó, giữ chặt xezi theo
nó. Nó không bị giải phềng theo
thời gian và không chịu tác động
của ion amoni.
Ngoài ra, saponit (một loại đất sét
chứa magiê tương tự như bentonit
giãn nở) cũng đ-ợc sử dụng như
chất khử độc cho động vật bị nhiễm
phóng xạ từ thức ăn trong vùng
Trecnôbưn.
Zeolit
Cả zeolit tự nhiên cũng như zeolit
tổng hợp đều được sử dụng để khử
độc và loại bỏ rác thải hạt nhân.
Sau thảm họa hạt nhân Trecnôbưn,
zeolit đã được bổ sung vào thức ăn
gia súc ở Thụy Điển để loại bỏ Cs
(137) ra khỏi bộ máy tiêu hóa của
gia súc bị nhiễm phóng xạ.