تاثیرات زیست محیطی اورانیوم

اورانیوم به طور طبیعی در محیط وجود دارد ولیکن تمامی ایزوتوپها و مواد مرکب حاوی رادیواکتیو و سمی می باشند. موجودات زنده با استنشاق بخار اورانیوم و یا خوردن آب یا غذا و در موارد نادر از طریق پوست، در معرض اورانیوم قرار می گیرند . اورانیوم به صورت غبار به هوا وارد شده و در آبهای سطحی، خاک و یا گیاهان رسوب می کند. همچنین اورانیوم قادر است برای میلیاردها سال در خاک باقی بماند.
● منابع آلودگی :
ـ کارخانجات فرآوری اورانیوم یا کودهای فسفاته
ـ سدهای باطله حاوی اورانیوم
ـ فعالیت های انسانی، باد، طوفان و آتش فشان می تواند باعث انتقال اورانیوم شود .
ـ میوه و سبزیجات رشد یافته در زمین های آلوده به اورانیوم
● علائم ناشی از آلودگی به عنصر :
ـ خطرناک ترین تأثیر زیست محیطی اورانیوم، سرطان است که از طریق تنفس ذرات رادیواکتیو معلق در هوا و ورود آن به شش ها ایجاد می شود.
ـ عوارض مشخصه ای از اورانیوم در روی چشم و دستگاه عصبی دیده می شود.
ـ اثرات زیان بار بر روی کلیه (در صورت مسمومیت کمتر)
ـ مقداری از مواد مرکب حاوی اورانیوم توسط پوششی در روی ریه جذب می شوند .
ـ تأخیر در رشد جنین و یا مرگ جنین
ـ در مسمومیت های شدید منجر به مرگ می شود
همچنین روش های رادیواکتیو با حساسیت بالا قادر بر اندازه گیری اورانیوم در بدن می باشند. افرادی که در نزدیکی کارخانجات تسلیحات هسته ای و یا استخراج کانسنگ اورانیوم یا غنی شدگی اورانیوم به منظور تأمین سوخت رآکتورها قرار دارند، بیش از سایر افراد در معرض آلودگی به اورانیوم می باشند. اورانیوم از طریق پوست جذب نمی شود و ذرات آلفای آزاد شده توسط اورانیوم نمی توانند به پوست نفوذ کنند.
خاصیت رادیواکتیو این ذرات بیشتر به دلیل تجزیه رادیواکتیو اورانیوم و توریوم به گاز رادون می باشد. رادون پس از آزاد شدن به ایزوتوپهای دیگری تبدیل می شود که در سطح ذرات معلق در هوا جذب می گردد. در اثر تنفس انسان این ذرات در سطح شش ها جذب شده و باعث بروز سرطان و دیگر بیماریهای تنفسی می شود.
آزمایش ادرار معمولاً برای تشخیص اورانیوم در بدن استفاده می شود .
● نکات ایمنی
نکات ایمنی معمول در صنایع شیمیایی به هنگام کار با مواد سمی، مایع ، فرار و گازی در مورد اورانیوم باید بکار گرفته شود اما علاوه بر این موارد باید موارد ایمنی بحرانی و حفاظت در برابر پرتوزایی را در نیز در نظر گرفت.
این مسئله بر طراحی تجهیزات و طرح تأثیر می گذارد و باید ابعاد دستگاه ها را نیز در نظر گرفت چون ممکن است ابعاد معمول در صنایع شیمیایی را نتوان با توجه به لزوم رعایت نکات ایمنی بکار برد . زیرا رعایت نکات ایمنی شیمیایی ، هسته ای و رادیولوژیکی را دشوار می سازد.
● محافظت و ایجاد سپر در برابر پرتوزایی
کار با اورانیوم طبیعی که پرتوزایی خاصی ندارد ، مشکل چندانی را بوجود نمی آورد. خطر گسیلش پرتوهای آن اندک است، معهذا تمام فرآیندها را معمولاً در فضای بسته انجام می دهند. باید در حین تمیز کردن سیلندر های ۶ UF خیلی مراقب بود، زیرا U۲۳۴ در تعادل با U۲۳۸ممکن است در این سیلندر ها تشکیل شود.
پس از تبخیر UF۶، سیلندر هنوز محصولات واپاشی اورانیوم دارد. با این حال ، ایجاد یک سپر حفاظتی در برابر پرتوهای شدید یا bremsstrahlung گسیلش یافته از این مواد باز ماندی به هنگام فرآوری آنها دشوار نیست.
گذشته از این، میزان اورانیوم اتمسفر و آغشتگی فضای کار را اندازه گیری و کنترل می کنند تا مانع از آلودگی یا حذف اورانیوم پرسنل شاغل در محل کار شوند. اگر این مقدار از حد مجاز قانونی خود فراتر رود ، باید حفاظت تنفسی ریوی را تشدید کرد. کارگران را نیز باید در بازه های زمانی مشخص شش های آنها را معاینه کرد و میزان اورانیوم ادرار آنها را اندازه گرفت. اگر میزان جذب اورانیوم در بدن آنها مشکوک باشد ، باید اندازه گیری را برکل بدن آنها انجام داد.
ایمنی در موارد حالت های بحرانی غیر قابل کنترل موارد ایمنی بحرانی شامل تمام اقدامات فنی و سازمانی می شود تا از واکنش های زنجیره ای کنترل نشده جلوگیری به عمل آورد. اورانیوم با ترکیب ایزوتوپی طبیعی فقط در شرایط راکتوری خاص بحرانی می شود. بدین معنی که واکنش زنجیره ای آنی یا لحظه ای در شرایط فرآوری اورانیوم غیر ممکن است. اما اورانیوم با ترکیب ایزوتوپی طبیعی اورانیوم غنی شده ، میتواند در شرایطی بسیار ساده تر وضعیت بحرانی بخود بگیرد ( به عنوان مثال در طی تولید یا ذخیره سوخت هسته ای) .
جرم بحرانی تا اندازه زیادی به میزان غنی شدگی اورانیوم ، ترکیب ماده و تأثیرات تعدیلی آرایشی هندسی آن بستگی دارد. برای نمونه در آلمان ، طرح های فرآوری سوخت هسته ای فقط وقتی که تحت مجوز شماره ۷ قانون انرژی اتمی باشند ، عمل می کنند.
این قانون معیار های اساسی را برای موارد ایمنی هسته ای که باید برای پرسنل و محیط زیست بکار گرفت، تصریح می کند.
در کشور های دیگر ، از قوانین مشابهی استفاده می شود. در طرح های قدیمی تر ، مشاهده مقادیر حد را عمدتاً با اندازه اندازه گیری های انجام شده ای که تحت نظر پرسنل طرح انجام می شد، تحت کنترل خود داشتند. اما در طرح های جدید این کار بوسیله ابزارهای کنترل اتوماتیک انجام می شود و تا اندازه زیادی مستقل از خطای انسانی است. کدهای کامپیوتری معتبر، دقیق و مطابق با قوانین آژانس انرژی اتمی کاهش حدود ایمنی اضافی ا امکان پذیر می سازد ، به گونه ای که با توجه به ابعاد مجاز بحرانی ، میتوان از محفظه های بزرگتری با در نظر گرفتن ایمنی هندسی آنها استفاده کرد.
گذشته از این ، محاسبه دقیق تر برهمکنش های هسته ای بین هر یک از محفظه ها را می توان با این روش ها انجام داد و در عین حال یک نظام صرفه جویی در فضا و ابعاد محفظه ها را نیز انجام داد.
● محفظه های ایمنی از نظر هندسی
ایمنی هسته ای ضخامت مواد با افزایش سطح محفظه ها تأمین می شود که در طی آن باعث افزایش از دست رفتن نوترون به محیط اطراف ، از جمعیت نوترونی ممانعت می گردد . ویژگیهای هندسی ایمنی بر طبق آنچه در زیر آمده است تعیین می شود:
فرض می شود که یک بازتابنده نوترونی بهینه در محفظه وجود داشته باشد که این فرض با شرایط واقعی یا جور در می آید و یا جور در نمی آید . این باز تابنده فرضی افت نوترون محاسباتی را به میزان چشمگیری کاهش می دهد و بنابراین ، موجب افزایش محاسباتی در فعالیت های انجام شده می شود. کوچکترین ابعاد محفظه ای که در آن واکنش زنجیره ای خود بخود یا خود افروز می تواند رخ دهد، بر پایه تأثیرات ترکیبی تغلیظ مواد کافت پذیر ، میزان تعدیل و افت نوترون بوسیله نشت از طریق این روش محاسباتی محافظ کارانه استوار است. از این ابعاد بحرانی بسیار کوچک محافظ کارانه برای سیستم های اورانیوم – آب که دارای باز تاب ایده الی هستند، می توان بزرگترین ابعاد ایمنی نیمه بحرانی را در نظر گرفت .
● ابزارهای با جذب کننده های نوترونی هتروژن
معمولاً ابعاد محفظه های ایمن کوچکتر از آن است که اجازه بدهد به ورودی دلخواه دست یابیم. در این حالات ، با استفاده از جذب کننده نوترونی هتروژن ( سموم هسته ای ) میتوان به سود چشمگیری دست یافت.
نمونه هایی از جذب کننده های فوق کاربید برم یا کادیوم است که در تجهیزات کار گذاشته می شوند. تأثیر آنها ، بستگی زیادی به آرایش فضایی دیواره های محفظه های بدون جذب یا حد واسط دارد. برای نمونه ، کوره های با افق مایع را با سموم هسته ای تجهیز می کنند که شامل یک میله کاربید برم مرکزی با پوشش دو گانه است و یک مخلوط کن UO۲ چرخشی دارد که پوشش سطح ان از ورقه های کادیوم با دقت قرار گرفته برروی آن است. حتی اگر آب در افق مایع یا مخلوط کن چرخشی هم نفوذ کند، ایمنی هسته ای آن تضمین است ( ایمنی برای موارد اتفاقی) .
● برهمکنش های نوترونی در طرح ساخت UO۲
طرح تولید سوخت هسته ای متشکل از بسیاری از بخش های فرآوری مجزاست. بنابراین ، مبین این هستند که چون هر واحد کامل و کافی نیست ، بصورت نیمه بحرانی باقی می مانند. بهمان اندازه اهمیت دارد که مطمئن شویم هیچ افزایشی در وضعیت بحرانی واحد مربوط بوسیله برهمکنش های سیستم ها ، طرح و تجهیزات بخاطر شیوه نصب و آرایش آنها حاصل نشده است. ساختار کل عملیات فرآوری و ذخیره را باید به شکل هندسه نیمه بحرانی طراحی کرد.
● حمل و نقل
طرح های استحصال ، فراوری و تغلیظ کانه معمولاً از محل های مصرف این طرح ها دورند، بنابراین باید اورانیوم و ترکیبات آن را بین این طرح ها یا محل ها جابجا کرد . چون موادی که حمل و نقل می شوند، اغلب کافت پذیر و پرتو زا هستند. باید احتیاط های لازم را رعایت کرد و از قوانین مربوط پیروی نمود. بدین دلیل، IAEA برنامه ای مشخص کرده که بر اساس آخرین اطلاعات ( قوانین انتقال ایمن مواد رادیواکتیو ، IAEA ، وین) بازنگری و به روز می شود، که در آن قوانین ایمنی ملی نیز در نظر گرفته شده اند. در سری های ایمنی منتشر شده IAEA مشتمل بر روش های انتقال مواد رادیواکتیو است که قوانین ملی و بین المللی را در نظر می گیرد.
چون انتقال مواد بین کشور ها صورت می گیرد و از مرز ها عبور می کند ، سازگاری با قوانین و مجوز های بین المللی ضروری است. این امر تحت کنترل چتر UNO صورت می گیرد. هدف از این نکات ، خطی مشی ها و قوانین ، محافظت از عموم مردم ، دست اندرکاران حمل و نقل و مالکین خصوصی از اثرات مستقیم و بعدی پرتوزایی در طی انتقال است.
ایمنی مورد نظر و محافظت دلخواه با رعایت موارد زیر تأمین می شود :
-محدودیت سرشت و فعالیت مواد پرتوزا که باید دربسته بندی های مخصوص انتقال یابند.
-تصریح و مشخص کردن معیارهای طراحی برای هر نوع از بسته بندی ها
-قوانین کارکردن با مواد و ذخیره آنها( بسته بندی آنها) در حین انتقال
هدف این قوانین، ممانعت از آزاد شدن این مواد و ورود مواد پرتوزا در ارگانیسم انسانی در برابر پرتوهای ساطع شده از مواد در حال انتقال است و این که تضمین کننده که رخدادهای پیش بینی نشده بحرانی رخ نخواهد داد.
▪ در عمل ، با رعایت نکات زیر به اهداف فوق دست می یابیم:
- بسته بندی درست مواد انتقالی ، طراحی و استحکام بسته ها با توجه به میزان فعالیت وسرشت این مواد
- محدود کردن بیشترین میزان در ماده در حال انتقال در سطح بیرونی بسته ها با احتساب میزان بسته ها و روش ذخیره در سیستم انتقال
- ممانعت از رخدادهای بحرانی با در نظر گرفتن فرضیات محدود کننده با توجه به اقلام انتقالی و شرایطی که ممکن است در اثر رخداد ناگوار بوجود آید.
تجربه انتقال مواد پرتوزا نشان داده است که قوانین بین المللی بدرستی وضع شده اند. در کشور های غربی صنعتی، موردی از آسیب دیدگی یا مرگ در اثر تصادف به هنگام حمل و نقل گزارش نشده است.
واقعه مونت لویس نشانه ای از کارآیی قوانین حمل و نقل برای مواد پرتوزاست، در اگوست ۱۹۹۴، شناور مونت لوییس ، با ۳۵۰ تن UO۶ در آبهای با عمق ۱۵ متری غرق شد. ظرف ۴۰ روز ، تمام محفظه های مواد پرتوزا را از آب خارج کردند بدون اینکه آسیبی به محفظه ها رسیده باشد یا اینکه مواد پرتوزا نشت کرده باشند.

منبع : پژوهشسرای دانش آموزی دکتر عظیمی