Behälter zur Aufbewahrung des gebrauchten Atommülls Wikimedia Commons
Radioaktives Material
Radioaktive Materialien gehören zu den flüchtigsten Verbindungen auf der Erde. Doch mit der richtigen Technologie kann selbst ein Zug die beeindruckenden Schilde nicht durchdringen, die sie vor jeder Gefahr auf Straße, Gleis oder Meer schützen. Durch Jahrzehnte derausgefeilte Ingenieurskunst, Wissenschaftler mechanisch robust entwickelt nukleare Transportflaschen. Diese Flaschen sind in der Lage, den meisten potentiellen und verheerenden Gefahren zu widerstehen, die beim Transport auf der ganzen Welt entstehen. Obwohl viele Leute die Sicherheitssysteme und -maßnahmen zum Schutz des Atommülls vor der Umwelt und allem anderen vor demmögliche Strahlengefahren.
Eine Flasche zu konstruieren, um das gefährlichste Material der Welt zu transportieren, ist keine leichte Aufgabe. Die Flasche muss schwer genug sein, um eine ausreichende Abschirmung zu bieten, damit die Strahlung* nicht durch die Wände des Behälters dringt. Obwohl der Behälter dennoch robust genug sein muss, um denschwersten aller Unfälle. Allerdings emittieren nicht alle Arten von radioaktivem Material die gleiche Form von Strahlung. Ingenieure müssen verschiedene radioaktive Transportbehälter aufnehmen und herstellen, um verschiedene Arten von radioaktivem Material aufzunehmen. Radioaktives Material umfasst viel mehr als nur abgebrannten Kernbrennstoff. Es kommtin vielen Zuständen von Gasen über Flüssigkeiten bis hin zu Feststoffen.
Atommüll
Atommüll ist typischerweise das Material, das übrigbleibt, wenn der Kernbrennstoff erschöpft ist. Obwohl Kernbrennstoff so energiereich ist, produziert er nicht viel Atommüll. Wenn sich zum Beispiel die gesamte US-Bevölkerung ausschließlich auf Kernkraft verlässt, wird jederPerson erzeugen würde39,5 Gramm von Atommüll. Wenn die Energie durch die Verbrennung von Holz gewonnen würde, würde jeder Einzelne am Ende mit 10.000 kg.
Verschiedene Strahlenformen erfordern unterschiedliche Schutzarten
Radioaktive Stoffe werden nach dem Element klassifiziert, das für die Emission der Strahlung verantwortlich ist. Im Allgemeinen ist die radioaktive Energie umso höher, je schwerer das Element ist. Es gibt auch zwei Arten von Strahlung. ionisierend, und nicht ionisierend. Nichtionisierende Strahlung gibt dem Atom mehr Energie, bewirkt jedoch keine physikalische Veränderung. Die häufigsten Formen nichtionisierender Strahlung sind sichtbares Licht, Infrarot, Mikrowellen usw. Obwohl sie radioaktiv sind, tun sie es normalerweisestellen keine große Gefahr dar. Ionisierende Strahlung hingegen verursacht physikalische Veränderungen in Molekülen, zwingt sie dazu, Elektronen zu verlieren oder vollständig zu zerbrechen. Das Zerbrechen eines Atoms führt dazu, dass eine absurde Menge an Strahlung freigesetzt wirdkontrolliert und für großartige Dinge verwendet, muss es in der Welt enthalten seinam stärksten Behälter.
Die Herstellung einer Flasche, die es wert ist, die Mitarbeiter der Nuklearindustrie, die Öffentlichkeit und die Umwelt vor jahrzehntelanger Kontamination zu schützen, erfordert höchste Präzision und strenge Qualität, um eine Katastrophe zu verhindern.
*Strahlung ist Energie, die von einem Atom ausgestoßen wird. Sie bewegt sich wie eine elektromagnetische Welle genau wie ein Sonnenstrahl oder als subatomares Teilchen, das sich unglaublich schnell fortbewegt. Wenn Strahlung auf ein anderes Atom trifft, gibt sie all ihreEnergie an das Atom ab und kann dazu führen, dass es sich aufheizt. Es ist das, was uns sehen lässt und uns warm hält und manchmal unsere gesamte Elektronik mit Strom versorgt.
Flaschenarten
Nicht alle radioaktiven Stoffe emittieren die gleiche Strahlung und erfordern daher unterschiedliche Schutzgrade aus unterschiedlichen Materialien. Die Flaschen variieren für Zwecke wie die kleinen leckdichten Behälter, die für den Transport radioaktiver Gase und medizinischer Isotope entwickelt wurden. Der Versand abgebrannter Kernbrennstoffe erfordert den größten Schutz. Nukleare Transportflaschen können mehr als über sein.50 Tonnen!
Atommüllcontainer [Bildquelle: Wikimedia Commons]
Das Schutzniveau hängt von zwei Hauptvariablen ab: wie viel Material transportiert wird und welche Strahlungsart emittiert wird.
Kleine radioaktive Partikel emittieren Strahlung mit niedrigerer Energie, im Allgemeinen von Beta-Partikel-Emittern. Beta-Partikel-Emitter werden leicht mit minimaler Strahlungsabschirmung eingedämmt. Da die Partikel so klein sind, entsteht das größte Problem durch die Möglichkeit, einen Bruch oder eine Unvollkommenheit zu haben. Ein Bruchkönnten die kleinen Partikel aus dem Behälter in die Welt austreten lassen. Die Behälter müssen jedoch nicht so robust sein wie andere Formen ionisierender Strahlung.
Schwerere Atome emittieren höhere Energie wie Gammastrahlung. Gammastrahlen benötigen deutlich mehr Abschirmung, da sie die energiereichsten Strahlen aller Strahlung sind. Große Atome wie Uran erzeugen die meiste Gammastrahlung. Im Zentrum des Atoms befinden sich die Protonen und Neutronen. Neutronen sind ausgezeichnete Absorber von GammastrahlungDadurch sind sie große Abschirmungen gegen Gammastrahlen. Je mehr Neutronen, desto besser der Behälter, weshalb extrem schwere Elemente verwendet werden, um die energiereiche Strahlung einzudämmen. Stahl, Blei, Beton und manchmal sogar abgereichertes Uran werden verwendet, um die Behälter herzustellen - von denen die größten ein Trockengewicht von aufwärts haben50 Tonnen.
Einen undurchdringlichen Schild konstruieren
Die Wände des Behälters können über sein35 Zentimeter dick um sicherzustellen, dass keine Gammastrahlung entweicht. Eine nahtlose Flasche wird so geformt, dass sie Gammastrahlung enthält, indem der Körper aus einer soliden Stahleinheit geschmiedet wird. Ironischerweise wird Gammastrahlung verwendet, um jeden Zentimeter der Flasche zu inspizieren, bevor sie in Betrieb genommen wird. RegierungDas Personal hält extrem hohe Sicherheitsvorschriften und -praktiken ein, die strikt durchgesetzt werden.
Einige radioaktive Materialien müssen von einer dicken Bleischicht umgeben sein. Blei ist eines der weichsten Metalle, obwohl es Strahlung am besten absorbiert. Bleischilde verhindern, dass Strahlung mit dem Außenkolben in Kontakt kommt. Während Gammastrahlung istleicht einzudämmen, kann es andere Partikel ionisieren und sie zwingen, gefährlichere Formen von Strahlung freizusetzen. Um sicherzustellen, dass die Flaschen ausreichend sind, halten die Regierungsmitarbeiter jedoch die strengsten Sicherheitsverfahren ein, um Unfälle zu vermeiden.
Wie radioaktive Materialien vorbereitet und transportiert werden
Das bloße Gewicht der Atomflaschen verhindert, dass der größte Teil des Atommülls auf dem Luftweg transportiert wird. Die meisten radioaktiven Stoffe werden auf den gleichen Transportwegen der Öffentlichkeit genutzt, insbesondere mit dem Zug.
Sobald der Kernbrennstoff verbraucht ist, enthält er noch 96% Uran, 1% Plutonium und 3% Spaltprodukte aus der Kernreaktion sowie einige Transurane was nach dem Zerfall des Urans übrig bleibt. Während des Betriebs arbeitet ein Kernreaktor mit etwa 300-Grad.Obwohl die Temperaturen im Reaktorkern über steigen können1000-Grad. Nach dem Verbrauch ist der Brennstoff noch extrem heiß. Er muss in a abgekühlt werden Lagerplatz für abgebrannte Brennelemente monatelang, bevor es sicher in einer Transportflasche transportiert werden kann. Die Lagerplätze für abgebrannte Brennelemente sind normalerweise massive Kühlbecken, in denen das radioaktive Material bis zum Erreichen eines nachhaltigen Niveaus untergebracht ist.
Nach dem Abkühlen wird der Brennstoff in ein geeignetes Fass gegeben. Einige Fässer können bis zu abgebrannten Brennstoff aufnehmen 120 Jahre! Gelegentlich muss der Kraftstoff jedoch über weite Strecken transportiert werden. Obwohl er möglicherweise monatelang abgekühlt ist, ist der Kraftstoff immer noch immens heiß.
Die meisten Versandflaschen sind mit Wasser gefüllt, um einen Teil der Wärmeenergie zu absorbieren. Obwohl Wasser allein im begrenzten Bereich oft nicht ausreicht. Kühlrippen sind typischerweise an der Außenseite des Versandbehälters integriert, um die Wärme an die Atmosphäre abzugeben.Sobald die Flasche auf einem Fahrzeug platziert ist, bewegt sie sich ständig, um einen kontinuierlichen Luftstrom zu gewährleisten. Der kontinuierliche Transport begrenzt auch die Zeit, in der die Flasche in einem anfälligeren Behälter ausgesetzt ist, obwohl die Flaschen praktisch undurchdringlich sind.
Wie gefährlich ist der Versand?
Der Versand von radioaktiven Stoffen ist ein präziser und tadellos sicherer Vorgang, der täglich ohne Zwischenfälle auf der ganzen Welt durchgeführt wird. Laut World Nuclear Association, rund 20 Millionen Sendungen aller Größen mit radioaktiven Stoffen werden weltweit routinemäßig jährlich auf öffentlichen Straßen transportiert, Eisenbahnen, und Schiffe. Im Laufe der Jahre wurde radioaktives Material verschifftMillionen Kilometer auf der ganzen Welt. Obwohl es im Laufe der Jahrzehnte zu kleineren Unfällen gekommen ist, ist noch nie ein Container mit hochradioaktiver Ausrüstung in die Umwelt gelangt.
Gewährleistung der Sicherheit durch strenge Tests
Obwohl Nukleartechnik-Spezialisten in ihrer Arbeit kompetent sind, wird nichts dem Zufall überlassen. Internationale Nuklearprotokolle verlangen von allen Agenturen, umfangreiche Tests an jedem Versandbehälter durchzuführen, bevor er in die reale Welt umgesetzt wird.
Ein solcher Test, der 1984 von British Nuclear Fuels durchgeführt wurde, untersuchte die Stärke ihrer Atombehälter in "Operation Smash Hit". Die unwahrscheinlichsten Ereignisse wurden unter den schlimmsten Bedingungen auf extremste Weise auf die Probe gestellt, um zu sehen, wie gut die Flaschen sind.Atommüll durchführen und enthalten kann.
Der Kolben, der die meisten Tests unterzogen wurde, versagte bei einem der 8-Meter-Falltests. Eine kleine Menge Wasser wurde freigesetzt, als der Behälter mit unglaublicher Kraft in den Boden krachte. Während das Spray fast keine Strahlung enthieltund stellt keine Gefahr für die Umwelt dar. Sellafield Ltd früher bekannt als British Nuclear Fuels hat den Kolben so umgebaut, dass er der Kraft vollständig standhält, bevor er mit echten abgebrannten Brennelementen verwendet werden solltees wurde von den extremsten Situationen gehämmert.
Der Umgang mit radioaktivem Material ist immer mit einem inhärenten Risiko verbunden. Die strengen Richtlinien für jeden Aspekt des Umgangs mit radioaktivem Material sowie präzise technische Verfahren verringern jedoch die Wahrscheinlichkeit eines Unfalls erheblich. Die Nuklearrichtlinien werden ständig überarbeitet und reformiert.um die Sicherheit der Bevölkerung zu gewährleisten.
Geschrieben von Maverick Baker