بخشی از مقاله
چکیده
لجن های پرتوزای شیمیایی قبل از دفن در تاسیسات پسمانگور نزدیک سطحی، باید در ماتریس سیمان تثبیت شوند. در این طرح پژوهشی B اجرایی از سیمان پرتلند نوع دو تهران برای تثبیت این نوع پسمان استفاده شده است. بدین منظور قبل از انجام عملیات تثبیت آزمایشات شبیه سازی شده با نمونه های واقعی لجن های پرتوزا به منظور بهینه سازی نسبت لجن به سیمان، نسبت آب به سیمان و مطالعاتی بر روی تاثیر افزودنی هایی مانند ورمیکولیت انجام شدند. هم چنین آزمون های کیفی مانند آزمون مقاومت فشاری، آزمون غوطه وری و آزمون فروشوئی نسبت به سزیم 137- بر اساس استانداردهای مربوطه بروی بلوک های سیمانی بدست آمده، نیزانجام شدند. نتایج بدست آمده حاصل از این مطالعات و داده های حاصل شده در تثبیت واقعی لجن ها در سیمان بسیار مفید خواهند بود و عملا نیز در صنایع هسته ای ایران مورد استفاده قرار می گیرند.
کلمات کلیدی: لجن های پرتوزا، تثبیت، سیمان پرتلند نوع دو، محیط زیست، فروشوئی سزیم-137
.1 مقدمه
لجن های شیمیایی در طی عملیات آمایش شیمیایی از پسمانهای مایع و مایعات خروجی حاصل از آمایش نیروگاه های هسته ای با اکتیویته کم و متوسط تولید می شوند. یکی از روش های مهم جلوگیری از پخش و انتشار رادیو نوکلید های موجود در این پسمانها ، جامد سازی آنها در سیمان است که به این ترتیب پتانسیل آزاد شدن رادیو نوکلیدها به محیط زیست به حداقل خواهد رسید. لجن های پرتوزا حاوی رادیو نوکلیدهای حاصل از شکافت هستند. یکی از مهم ترین این رادیو نوکلیدها سزیم 137- با نیمه عمر 30/1 سال است که در صورت وارد شدن به محیط زیست می تواند به مدت بیش از 400 سال محیط را آلوده کند، که با توجه به اکتیویته موجود در آنها و حالت فیزیکی اشان که قابلیت پراکنده شدن در محیط را دارند،
بایستی در ماتریس مناسبی نظیر سیمان تثبیت شده و نگهداری شوند. بدین منظور، بر اساس مراجع و استانداردهای مربوطه و معیارهای پذیرش پسمانهای شرکت پسمانداری صنعت هسته ای ایران - سند 1 - WAC، از سیمان پرتلند نوع دو تهران استفاده شده است در تمامی آزمایشات ماتریس همگنی از سیمان، لجن و آب مورد استفاده قرار گرفته است. نسبت اجزای سازنده در بلوک های سیمانی ساخته شده حاوی لجن، نظیر مقدار لجن، نسبت سیمان/ لجن تغییر داده شدند. سپس بلوک های سیمانی ساخته شده با آزمایشاتی نظیر آزمون مقاومت فشاری، آزمون غوطه وری و آزمون فروشوئی نسبت به سزیم - 137مورد ارزیابی قرار گرفتند. بهینه سازی شرایط بگونه ای بوده است که می توان اطمینان حاصل کرد که بلوک های سیمانی پسمان، ضمن برآورد شرایط لازم برای یک پسمان تثبیت شده، از پایداری ساختاری بلند مدت - حدود - 300 سال برخوردار خواهند بود.
.2مواد و روش ها
سیمان مورد استفاده در مطالعهی حاضر سیمان پرتلند نوع دو کارخانه سیمان تهران بوده است که از طریق تولید کننده های تجاری تهیه می شود. همچنین از ورمیکولیت به عنوان جاذب به منظور تقلیل میزان فروشویی یون سزیم-137 با اندازه مش کمتر از 1 میلی متر استفاده شده است. ترکیبات شیمیایی نمونه های ورمیکولیت توسط اسپکترومتری جذب اتمی - AAS - تعیین می شوند. برای تعیین مقاومت فشاری بلوک های سیمانی ساخته شده از دستگاه پرس هیدرولیک آزمایشگاهی مدل CDQ 1-4-1 ساخت چکسلواکی استفاده شده است. بلوک های استوانه ای شکل سیمان با استفاده از قالب های پلی اتیلنی به ارتفاع 9 سانتی متر و قطر 6 سانتی متر ساخته شده اند مشخصه سازی دقیق پسمانها ابزاری ضروری به منظور اطمینان یافتن از گزینش و بکارگیری آمایش مناسب و امکانات تثبیت واجد شرایط انبارش و دفن نهایی به منظور حفاظت انسانها و محیط زیست آنان است تا خطرات هریک از اجزاء تشکیل دهنده پرتوزا و غیر پرتوزا مشخص شوند، رادیونو کلیدها و آلاینده های سمی شناسایی شوند، شناخت اشکال شیمیایی و غلظت های اولیه این مواد نیز بسیار مهم هستند، همچنین علاوه بر شناسایی ماتریس فیزیکی پسمان، شناخت رفتار مورد انتظار این مواد در فرایندهای کاندید آمایش، میزان سمیت هر ماده، پتانسیل میزان آزاد شدن آنها و اجزا شان در پسمان شکل یافته نهایی نیز باید شناسایی و بررسی شوند.
.3مشخصه سازی لجن ها
جمع آوری نمونه های لجن از نقاط مختلف، از سطح لجن، ارتفاع 1/2و کف بشکه انجام شده است که تغییرات گسترده ای در ذرات جامد معلق موجود - 2/37-%13/07 - آن وجود دارد. تفاوت در مقدار مواد پرتوزای یافت شده، تغییرات - - 9/0-10pH، دانسیته لجن - 1/020-1/060g/ml - و میزان جامدات محلول - %25-%35 - در این سطوح کم و مرزی هستند.
.4توصیف و شناسایی ویژگی های لجن
pH لجن با استفاده از یک pH متر پرتابل تعیین می شود. مواد جامد لجن بروش وزن سنجی تعیین می شوند. مقدار مشخصی ازهریک از لجن ها توزین و صاف می شوند و لجن اصلی به بشرهای جداگانه دیگری منتقل می شوند و در زیر لامپ مادون قرمز IR خشک می شوند. وزن نمونه های خشک شده از میزان مواد جامد حل شده و میزان کل مواد جامد محاسبه می گردد. از تفاوت بین دو مقدار داده شده میزان جامدات معلق بدست می آید. برای آنالیز مواد پرتوزا، مقدار کل - موجود با استفاده از شمارنده total - counter بدست می آیند درحالیکه Cs-137 و دیگرگسیلنده های گاما توسط شمارشگر HPGe شناسایی می شوند، مهم ترین آلاینده های موجود در لجن های پرتوزا به قرار زیرند - جدول : - 1
