Jinsi ya kujenga kaburi la nyuklia kudumu kwa milenia
Taka za nyuklia zinabaki kuwa sumu kwa maelfu ya miaka. Je, unawezaje kujenga kituo cha kuhifadhi ambacho kitaiweka salama kwa milenia?
Ni siku ya baridi mapema katika majira ya joto. Lakini futi 1,500 (450m) chini ya vilima vya eneo la Champagne kaskazini mashariki mwa Ufaransa, inahisi joto zaidi.
Taa za fluorescent za kituo hiki zinang’aa, na hewa ni kavu. Ninaweza kuonja vumbi katika angahewa. Vipumuaji vizito vya dharura ambavyo ninalazimika kuambatana nami ni ukumbusho wa hatari ninayoweza kukabiliana nayo chini ya ardhi.
Kisha ninaanza kuchanganyikiwa na njia mbaya, zenye miamba ya maabara ya chini ya ardhi, sauti ya vifaa vya elektroniki vilivyofichwa na ukosefu wa watu. Je, ninawezaje kurudi kwenye lifti?
Ninapiga kona, na mbele yangu kuna chumba kikubwa, kikubwa sana hivi kwamba nadhani kwa muda kwamba nimejikwaa kwenye kaburi la mafarao. Lakini haijajengwa na Wamisri wa Kale. Badala yake ilichongwa kwenye mwamba kama mahali pa kuzikia baadhi ya vitu vyenye mionzi zaidi Duniani
Je, unafanyaje kuhusu kubuni, kujenga na uendeshaji miundo ambayo inachukua miongo kadhaa kupanga na hata muda mrefu zaidi kujenga, ambayo hufanya kazi kwa karne nyingi na lazima idumu kwa miaka 100,000, na ambayo ina baadhi ya nyenzo hatari zaidi kwenye sayari?
Uendeshaji wa saa nne mashariki mwa Paris, kilomita 2.4 (maili 1.5) za vichuguu ni nyumbani kwa majaribio mengi ya kisayansi, majaribio ya mbinu za ujenzi na ubunifu wa kiteknolojia. Shirika la Taifa la Ufaransa la Taka za Mionzi ( Andra ) linahitaji haya kuonyesha kwa wadhibiti iwapo litapewa leseni ya kujenga kituo cha kutupa taka za kijiolojia (GDF) karibu na vichuguu.
Miundo ya utupaji wa kijiolojia ya taka za nyuklia ni, au itakuwa, baadhi ya miundo mikubwa zaidi ya chini ya ardhi ambayo ubinadamu umewahi kujengwa. Imepangwa, katika maendeleo, kuhusu kuanza ujenzi au karibu kufunguliwa nchini Uingereza, Ufaransa, Uswidi, Ufini na karibu nchi zingine 20.
Ufini ilikuwa nchi ya kwanza duniani kujenga kituo kirefu cha utupaji wa kijiolojia kwa mafuta yaliyotumika, na sasa imefanya hatua ya kwanza ya majaribio ya utupaji wa mafuta . Nchini Uswidi, ujenzi wa GDF unakaribia kuanza huko Forsmark , mwendo wa saa mbili kwa gari kaskazini mwa Stockholm, na kituo kama hicho, Ciego, kinatarajiwa kujengwa nchini Ufaransa hivi karibuni . Nchini Uingereza eneo linalowezekana la hifadhi kama hiyo bado halijachaguliwa .
GDFs ni miundo mikubwa, ghali na yenye utata ya chini ya ardhi iliyoundwa na kuwa na taka nyingi za mionzi na za muda mrefu zinazozalishwa na tasnia ya nyuklia. Kwa sasa, taka hizi zimehifadhiwa juu ya uso katika vituo kama vile huko Sellafield nchini Uingereza, na La Hague nchini Ufaransa, pamoja na vipengele vya vinu vya nyuklia, grafiti kutoka kwa chembe za reactor, mafuta yaliyotumiwa na bidhaa ya kioevu kutoka kwa kuchakata mafuta yaliyotumika kutoka. vinu vya nyuklia.
Kwenye skrini ya kompyuta, mpango wa GDF yoyote kama hii inaonekana kama makazi makubwa ya ngazi mbalimbali ya nyuklia. Lakini mchakato wa kubuni, kujenga na uendeshaji wa kituo kama hicho hutokea kwa nyakati ambazo zinafaa kwa pharaonic. Kama wafanyakazi waliojenga piramidi, wengi wa wahandisi wanaofanya kazi kwenye miundo hii ya kumbukumbu hawatawahi kuona kazi yao imekamilika.
Ni rahisi kupata tovuti katika baadhi ya nchi kuliko nyingine
“Utoaji leseni kwa mojawapo ya vituo hivi vya juu vya utupaji taka huchukua zaidi ya miaka 20 hadi 30 – hatujaona nchi yoyote ikichukua muda mfupi,” anasema Jacques Delay, kiongozi wangu na mwanasayansi katika kituo hicho nchini Ufaransa, “na kisha. operesheni hiyo itadumu kwa takriban miaka 100 kabla ya kufungwa.” Baada ya hapo, kutakuwa na mamia ya miaka ya ufuatiliaji wa tovuti.
“Ufunguo wa kupanga GDF ni kupata tovuti inayofaa na jumuiya iliyo tayari kupokea,” anasema Amy Shelton, meneja mkuu wa ushiriki wa jamii wa Huduma za Taka za Nyuklia za Uingereza (NWS). “Lakini kila kitu huanza na jiolojia.”
Katika nchi kote Ulaya, wahandisi kama vile Shelton huchunguza data inayopatikana ya kijiolojia kwa eneo linalowezekana ili kuona kama miamba iliyozikwa karibu 500m hadi 1km (1,650 hadi 3,300ft) chini yanafaa kuweka taka za nyuklia kwa zaidi ya miaka 100,000. Miamba kama granite na udongo ni bora kwa hili . Lakini kunaweza kuwa hakuna data ya kutosha kufanya uamuzi salama.
Maeneo yenye matumaini yanaweza kugeuka kuwa karibu sana na vyanzo muhimu vya maji ambavyo hutoa maji safi kwa jamii za wenyeji, au kando ya bonde, ambayo katika kipindi cha miaka 10,000 inaweza kumaanisha kuwa iko hatarini kutokana na barafu inayoendelea, na uwindaji lazima ufanyike. anza tena.
Ni rahisi kupata tovuti katika baadhi ya nchi kuliko nyingine. “Kiwango cha Kiswidi [na Kifini] kiko katika suala la shughuli za tetemeko thabiti,” anasema Anna Porelius, mkurugenzi wa mawasiliano katika SKB, shirika ambalo linasimamia taka za nyuklia za Uswidi. “Imekuwa ni chombo endelevu… kwa zaidi ya miaka milioni 900. Kwa kuongeza, hakuna sehemu mpya za kuvunjika zinazoundwa tena.”
Wakati mwingine jiografia ya mwanadamu ndio shida. “Jumuiya nyingi zilizojitolea hazikuwa za kweli kabisa, kama vile zilikuwa karibu sana na vitongoji vya Paris,” anasema Delay. “Fikiria kujenga kituo cha kutupa taka za nyuklia huko Harrow au Wimbledon!”
Jumuiya zinajitolea kuwa mwenyeji wa GDF kwa sababu kama vile ahadi ya uwekezaji unaohitajika sana na kazi zinazolipwa vizuri. Idhini yao inahitajika katika kila hatua ya njia. Hii inaweza kutegemea uzoefu wao wa tasnia ya nyuklia hadi sasa.
Nchini Uingereza uzoefu huo haujakuwa bora zaidi . Katika Finland, ni hadithi tofauti. “Tumekuwa tukitengeneza umeme wa nyuklia tangu mwishoni mwa miaka ya 70,” anasema Pasi Tuohimaa wa Posiva Oy , kampuni ya utupaji taka za nyuklia ya Ufini. “Watu wanajua utamaduni wa usalama; wana wanafamilia na majirani ambao wamekuwa wakifanya kazi kwenye tovuti. Kwa hivyo wanaelewa kuhusu taka.”
Muda huu unamaanisha kuwa haiwezekani kujua ikiwa tutatumia teknolojia hii katika muda wa miaka 20 hadi 200 – Jacques Delay
Kosa hili, na maandamano dhidi ya GDF yanaweza kuzuka haraka. “Wakati wa mchakato nchini Uswidi, SKB ilijifunza masomo muhimu kuhusu umuhimu wa mwitikio chanya kwa mipango yake kutoka kwa wakazi wa eneo hilo,” anasema Porelius. ” Maandamano yalifanyika katika maeneo kadhaa na Almunge… dhidi ya uchimbaji wa [jaribio] la SKB.”
Kwa kuzingatia matatizo ya kutafuta tovuti, inaweza kuonekana kuwa rahisi, na kwa bei nafuu, kuhifadhi taka hizi za nyuklia katika mgodi ambao haujatumika, kama Ujerumani ilifanya katika miaka ya 1960 na 1970 na taka zake za kiwango cha chini cha mionzi . “Ni swali linaloeleweka kikamilifu na la kawaida kuuliza: ‘Vema, tuna vitu hivi, kwa nini tusivitumie tena?'” anasema Neil Hyatt, mwanasayansi mkuu katika NWS. “Lakini hazijajengwa kwa madhumuni yetu – au kwa muda mrefu, au kwa kuzingatia usalama wa nyuklia.”
Kwa hakika, migodi haikujengwa kwa usahihi unaohitajika kwa ajili ya uhifadhi wa taka za nyuklia za kiwango cha juu. “Njia kuelekea chini ya hazina inakadiriwa kuchukua… miaka mitano kukamilika,” anasema Porelius. “Huo ni muda mrefu sana ikilinganishwa na shughuli za jadi za uchimbaji madini.”
Ikiwa GDF itajengwa ambapo bado kuna rasilimali za madini za kutumia basi nafasi ya “kaburi la nyuklia” litasumbuliwa katika siku zijazo inaongezeka, bila kujali kama kuna shughuli za uchimbaji madini. Mgodi wa mwisho wa bati ulifungwa huko Cornwall mnamo 1998, lakini miaka 26 baadaye Cornish Lithium inapanga kuchimba lithiamu kutoka wilaya ya kihistoria ya uchimbaji madini kutokana na mahitaji ya magari ya umeme.
Inaweza pia kuwa rahisi zaidi kujenga kituo kipya kilichojengwa kwa madhumuni ya taka za nyuklia. “Nchini Finland tumezoea kujenga chini ya ardhi ili kuepuka hali ya hewa,” anasema Tuohimaa. “Kujenga kituo kipya huturuhusu kupanga tovuti nzima kuanzia mwanzo.”
Tofauti, tuseme, kubuni ndege mpya ya Airbus, kuna mifano michache ya kufuata linapokuja suala la kuunda GDF. Bado, ni wazi muundo pia utahusu jiolojia.
“Muundo wa GDF kimsingi umeundwa na unene wa uundaji wa miamba,” anasema Delay, “ambayo katika kesi hii [ya GDF iliyopangwa ya Ufaransa] inatosha kwa kiwango kimoja tu badala ya mbili au tatu au nne kama ilivyopangwa awali.”
Kisha kuna asili na kiasi cha taka, na kiasi cha joto kinachozalisha. Taka za kati hutoa joto kidogo na hivyo zinaweza kuhifadhiwa kwa usalama, na vyombo vikiwa vimerundikwa karibu karibu katika vyumba vikubwa. Takataka za kiwango cha juu za nyuklia huzalisha joto zaidi, na lazima zihifadhiwe kwa kiasi kidogo, mbali mbali.
Pia kuna haja ya vizuizi vya kimwili kuzuia mionzi kutoka kwa GDF, ambayo inaweza kuanzia muundo wa vyombo hadi aina ya miamba inayoizunguka. Lakini wakosoaji wanahofia kwamba vizuizi hivi vinaweza kushindwa baada ya muda.
Miinuko inaweza kuonekana kuwa njia ya kuvutia ya kuzoa taka hadi mahali pake pa mwisho pa kutulia karibu na 500m (1650ft) chini ya ardhi, lakini hiyo inaibua hali ya kutisha ya kontena lililokwama kwenye lifti au kunyanyua kuporomoka hadi chini ya shimoni . Njia panda iliyo na mteremko wa karibu 12% inaweza kuwa salama zaidi kwa sababu mifumo inaweza kuwekwa ili kusimamisha sleji kukosa udhibiti. Inaweza kuwa bora kujenga zote mbili.
Suluhu moja kwa changamoto ya kujenga GDF ni kufanya kazi katika muundo wa pamoja na mataifa mengine. Hivi ndivyo Wasweden na Wafini walifanya, na waliiita KBS3 . “Walijua popote watakapochimba mwamba itakuwa ngumu kwa hivyo … chaguzi kimsingi ziliwekwa kwa ajili yao,” anasema Hyatt. “Wakati sisi [Uingereza] bado tunachagua jiolojia inayolengwa.”
Maumivu makubwa ya kichwa ya wabunifu yanaweza kutokana na mlinganyo rahisi: kasi ya mabadiliko ya kiteknolojia dhidi ya urefu wa mradi. “Muda huu wa nyakati unamaanisha kuwa haiwezekani kujua kama tutakuwa tukitumia teknolojia hii [kudhibiti taka] katika muda wa miaka 20 hadi 200,” anasema Delay. “Lakini tunapaswa kuonyesha leo kwamba tuna suluhisho la matatizo haya katika siku zijazo.”
Wahandisi wa Ufaransa wameunda njia panda ya 4km (maili 2.5) ili kuthibitisha vipengele vya usalama vinavyohitajika ili kusimamisha kontena linalotoroka. Pia wameonyesha jinsi roboti kama mbwa wa roboti wanaojiendesha wa Boston Dynamics inaweza “bila uingiliaji kati wa binadamu kutumiwa kusogeza mitungi ya taka iliyoondolewa mahali na tukio lisilotarajiwa kama tetemeko la ardhi,” anasema Delay.
Wahandisi hao, anaongeza, hata wametengeneza roboti ya “kuokoa kopo kutoka kwa seli iliyoharibika” kwa kutambaa kwenye vichuguu virefu, vyembamba, ambavyo vitakuwa na taka za kiwango cha juu cha nyuklia. Kazi yake itakuwa kufuta kizuizi chochote na kuvuta vyombo vya taka vya cylindrical kwa usalama.
Nchini Uswidi, mipango iko mbele zaidi. Kulingana na Porelius: “Wakati fulani katika miaka ya 2080 hazina itajumuisha kitu kama kilomita 60 (maili 37) ya vichuguu na nafasi ya zaidi ya makopo 6,000 ya shaba ya mafuta yaliyotumika ya nyuklia … Uwekaji wa taka za nyuklia utafanywa na mashine iliyoundwa maalum ambayo inaweza kuendeshwa kwa mbali kwa usahihi mkubwa.
“Magne ni mfano mmoja wa mashine ya mfano ambayo tumeunda,” anaongeza Porelius. “Mashine itatumika kuweka mikebe ya shaba kwenye mashimo ya mita 500 (futi 1,650) chini kwenye mwamba.”
Lakini teknolojia mara chache hubadilika jinsi tunavyotarajia. “Itakuwa upumbavu kufikiria kuwa unaweza kutegemea teknolojia ya leo katika kituo chenye viwango vya wakati vya GDF,” anasema Hyatt. “Kwa hivyo, lazima tutengeneze kituo kiwe kinachoweza kurekebishwa, kusasishwa, kubadilishwa na kustahimili.”
Wabunifu wa GDF lazima washindane na shida moja zaidi: kanuni ya kupatikana tena. Nchini Ufaransa kuna hitaji la kisheria kwamba taka yoyote ambayo imetupwa katika GDF wakati wa awamu yake ya utendakazi inaweza kupatikana tena kwa usalama. Nchini Uingereza, ni kanuni elekezi ya jumla zaidi .
Lakini mchakato wa urejeshaji unazidi kuwa mgumu zaidi kwani kila kuba inafungwa, hadi kituo kizima kimefungwa kabisa.
Wengine ni waaminifu zaidi juu yake. “Tunazika mafuta yaliyotumika kwa manufaa, lakini pia kuna urejeshaji,” anasema Tuohimaa. “Inapofungwa, inafungwa … lakini ulimwengu unaweza kuonekana tofauti sana katika muda wa miaka 100.” Kwa Kuchelewa, “wakati unafungwa ni swali kwa jamii sio mafundi”.
Mwishowe, nyakati ni ngumu kufahamu linapokuja suala la uhifadhi wa nyuklia, na miradi hii itachukua mamia ya miaka kukamilika. Kwa hivyo ni nini kinachowapa motisha wataalam hawa wanaohitaji leo kufanya kazi kwenye mradi ambao hawaonekani kukamilika?
“Kwa wengi wetu ni maana ya kusudi,” anasema Porelius. “Hakuna hata mmoja wetu anayeweza kuona mradi wa hifadhi ya mwisho ukikamilika, lakini kile tunachofanya sasa na jinsi tunavyotekeleza vyema utatuzi wa taka za nyuklia huathiri vizazi vijavyo. Kufanya hivyo vizuri… kunatupa motisha ya kusonga mbele.”
