نسخة الفيديو النصية
في هذا الفيديو، سوف نتعلم كيف نصف طرق تلويث المادة المشعة للبيئة.
لنبدأ بالتفكير فيما نعنيه بأن مادة ما مشعة. لنفترض أن لدينا هنا مادة. أي مادة تتكون من ذرات، وتصنف الذرات إلى فئتين. تصنف بعض الذرات بأنها مستقرة. هذا يعني أنها لا تتغير عادة إلى نوع آخر من الذرات. قد نعتقد أن جميع الذرات بهذا الشكل، لكن في الواقع توجد ذرات غير مستقرة. وإذا انتظرنا فترة طويلة بما يكفي، فستضمحل هذه الذرات غير المستقرة إلى ذرات من نوع آخر.
عندما يحدث الاضمحلال، ينبعث من الذرة المضمحلة ما يسمى بالإشعاع النووي. إذن المواد المشعة، سواء كانت صلبة أو سائلة أو غازية، هي أي مادة تحتوي على ذرات غير مستقرة. ولكي تكون المادة مشعة، ليس من الضروري أن تتألف بالكامل من ذرات غير مستقرة أو أن يتألف معظمها من ذرات غير مستقرة. حيث إن وجود ذرة واحدة غير مستقرة في المادة بأكملها يجعلها مادة مشعة. والآن، لنفترض أن لدينا وعاء كبيرًا من سائل، وأنه لا توجد أي ذرات غير مستقرة في هذا السائل. هذا يعني أننا إذا وضعنا هذه المادة في السائل، ولنفترض أنها صلبة، ثم ذابت هذه المادة واختلطت بالسائل، فإننا بعملية الخلط هذه نكون قد لوثنا السائل.
وعلاوة على ذلك، بما أن جزءًا مما نضيفه إلى السائل عبارة عن ذرة غير مستقرة، فإن هذا التلوث يكون إشعاعيًّا. بشكل عام، ليس كل تلوث إشعاعيًّا، ولكن في هذه الحالة هو تلوث إشعاعي. حيث خلطنا ذرة غير مستقرة بهذا السائل. ثمة أمر مهم علينا إدراكه، وهو أن الذرات غير المستقرة ستضمحل في نهاية المطاف كما ذكرنا من قبل. هذا يعني أن هذه الذرة ستبعث أو تولد إشعاعًا نوويًّا. وقد يكون هذا الإشعاع خطيرًا. لكن ضع في اعتبارك أن الشخص الذي سيكون بالقرب من السائل الملوث فقط هو الذي يحتمل أن يتعرض لهذا الإشعاع. ولن يتعرض أي شخص بعيد لمثل هذا الخطر.
الآن، لنفترض وجود ثقب في الوعاء المحتوي على هذا السائل. سيتدفق السائل إلى الخارج، وينتشر خارج الوعاء، ومن المحتمل أن تقترب المادة المشعة من الأشخاص الذين ليسوا بالقرب من الوعاء. لننظر سريعًا إلى احتواء المادة المشعة. لنفترض أن لدينا هنا ثلاثة أوعية متطابقة. وعاء يحتوي على مادة مشعة صلبة، ووعاء به مادة مشعة سائلة، والآخر به غاز مشع. يمكن دفن هذه الأوعية تحت الأرض. تخيل أنه بمرور الوقت، بدأت جدران هذه الأوعية تتآكل وتتحلل. وفي نهاية المطاف، يتكون ثقب في كل وعاء، بحيث لا يعود بإمكانه احتواء ما بداخله.
ما يحدث بعد ذلك يعتمد على حالة كل مادة في الوعاء. فعلى الرغم من وجود ثقب في الوعاء المحتوي على الجسم الصلب، فربما لا تتسرب مادة مشعة. من ناحية أخرى، إذا كان الجسم الصلب هشًّا جدًّا ويتفتت بسهولة، فربما تتسرب بعض الأجزاء المشعة من هذه المادة. وبالانتقال إلى السائل، إذا حدث ثقب في قاع وعاء السائل بهذه الطريقة، فإننا نعلم أن هذا السائل سيتسرب إلى التربة أو الصخور المحيطة. وقد يمتزج هذا السائل الإشعاعي بالماء الجوفي مسببًا تلوثه، ثم ينتشر عن طريق هذا الخليط بعيدًا جدًّا عن الوعاء.
وأخيرًا، في حالة وجود ثقب في الوعاء المحتوي على الغاز، فإن جسيمات هذا الغاز المشع ستهرب بسهولة، وقد تشق طريقها عبر التربة والصخور إلى الهواء. عند هذه النقطة، يمكن أن تنشر تيارات الهواء في الغلاف الجوي هذه الجسيمات على مسافات كبيرة للغاية. عادة ما تسمى هذه المواد المشعة المدفونة باسم النفايات المشعة. تتكون هذه المادة من خلال عمليات مثل توليد الطاقة النووية. إذا ألقينا نظرة داخل المفاعل النووي في محطة طاقة نووية نشطة، وهي ليست فكرة سديدة بالمناسبة؛ بسبب مستويات الإشعاع به، فسنلاحظ وجود قضبان من مادة مشعة صلبة تستخدم لتوليد الطاقة. وبعد فترة، تستنفد المادة الموجودة في هذه القضبان.
عند هذه المرحلة، يجب أن نستبدل بها مادة مشعة جديدة. تعتبر القضبان المستنفدة، عند إزالتها من المفاعل، نفايات نووية. وهو ما يعني أنها لا تزال قادرة على إنتاج إشعاع نووي. ونتيجة لذلك، لا بد من احتوائها بعناية، عادة في أوعية من الخرسانة والفولاذ. لكن توجد مواد أخرى قد يلزم احتواءها أيضًا، وهي نفايات نووية أخرى. فأثناء إزالة هذه القضبان من المفاعل، أي شيء يتلامس مع هذه القضبان، مثل أي أوعية أو معدات أو أدوات نقل، من المحتمل أن تنتقل إليه بعض المواد المشعة.
على سبيل المثال، ربما يكون هناك صندوق يستخدم لنقل القضبان الناضبة. وقد تحتك القضبان قليلًا بالجدران الداخلية للصندوق تاركة خلفها بعض المواد المشعة. إذا حدث ذلك، فسيصبح الصندوق نفسه ملوثًا. ويجب تخزينه أيضًا بأمان في وعاء. للتوضيح، إذا كان الوقود النووي يبعث إشعاعًا، فإن المادة التي تمتص الإشعاع لا تصبح هي نفسها ملوثة. فلكي يصبح شيء ما ملوثًا، يجب أن يختلط فعليًّا مع مادة مشعة. ومن ثم، فإن توليد الطاقة النووية عادة ما ينتج نوعين من النفايات النووية. فهناك المادة المشعة الأصلية التي استنفدت. وكذلك أي شيء تلوثه هذه المادة الأصلية خلال أي مرحلة في العملية.
توليد الطاقة النووية عملية آلية للغاية. ومع ذلك، لا بد من تدخل الإنسان إلى حد ما. قد يرتدي العامل في المنشأة النووية ملابس واقية. تحمي هذه الملابس الواقية الشخص من أنواع معينة من الإشعاع النووي. بالإضافة إلى ذلك، على العامل أن يستخدم قناع تنفس خاصًّا. ويساعد هذا القناع في منع استنشاق الجسيمات المشعة. يساعد القناع والبدلة الواقية، على حد سواء، هذا العامل على تجنب التلوث الإشعاعي. أي إن هذه الأدوات تحول دون اختلاط المادة المشعة مع بشرة الشخص أو تمنع دخولها إلى جسم الشخص.
من المحتمل أن تخزن النفايات النووية في منشآت تخزين على عمق كبير تحت الأرض. علاوة على ذلك، عادة ما توجد هذه المنشآت في أماكن بعيدة عن المناطق السكنية. ويعد الاحتفاظ بالنفايات النووية عميقًا تحت الأرض، وفي مواقع نائية، طريقتين لتقليل احتمالية أن تصبح النفايات خطرة على البشر. بمعرفة كل ما سبق عن التلوث الإشعاعي، لنلق نظرة على بعض الأمثلة.
أي من الآتي يعرف جسمًا مشعًّا تعريفًا صحيحًا؟ (أ) الجسم المشع لا بد أن يكون قد انبعث منه إشعاع نووي. (ب) الجسم المشع لا بد أن يكون قد امتص إشعاعًا نوويًّا. (ج) الجسم المشع يجب أن يحتوي على ذرات تبعث إشعاعًا نوويًّا.
لنفترض أن لدينا جسمًا، ونريد تحديد إذا ما كان هذا الجسم مشعًّا أو لا. يصبح الجسم مشعًّا إذا كان قادرًا على بعث إشعاع نووي. يأتي الإشعاع النووي من الذرات أثناء تغيرها من نوع ذرة إلى نوع آخر. إذن، لكي يتمكن الجسم من إطلاق الإشعاع، لا بد أن يحتوي على ذرة واحدة على الأقل من هذه الذرات غير المستقرة. إذا تحقق ذلك، فإننا نعلم أنه عند نقطة ما سينتج هذا الجسم إشعاعًا نوويًّا. بالنظر إلى خيارات الإجابة الثلاثة، ينص الخيار (أ) على أن الجسم المشع لا بد أن يكون قد انبعث منه إشعاع نووي. إذا انبعث إشعاع من جسم في الماضي، هذا يعني أنه كان مشعًّا. لكن هذا لا يعني أنه ما زال مشعًّا الآن.
من ناحية أخرى، الجسم الذي امتص إشعاعًا نوويًّا ليس قادرًا بالضرورة على بعث إشعاع بنفسه. وكما رأينا، فإن انبعاث الإشعاع هو الذي يعرف الجسم المشع. إذن، الإجابة هي الخيار (ج). الجسم المشع يجب أن يحتوي على ذرات تبعث إشعاعًا نوويًّا.
لنتناول مثالًا آخر.
أي من الآتي يصف وصفًا صحيحًا المقصود بالتلوث؟ (أ) خلط مادة مع مواد أخرى. (ب) حدوث تغيرات كيميائية في مادة. (ج) حدوث تغير في نوى الذرات في مادة.
لكي نفهم المقصود بالتلوث، علينا معرفة أنه يجب اشتراك أكثر من مادة واحدة فيه. إذا كانت لدينا مادة ما، لنقل مثلًا سحابة من غاز، فلا يحدث شيء من تلقاء نفسه في هذه السحابة بإمكانه تلويث الغاز. يتطلب التلوث أن تتحرك مادة أخرى، سحابة غاز أخرى مثلًا، وتختلط مع هذا الغاز. هذا يعني أنه لا يمكن أن يحدث أي تلوث إلا بخلط المادتين. إذن، نختار الخيار (أ). نلاحظ، بالمناسبة، أن هذا التلوث قد يكون تلوثًا إشعاعيًّا أو قد لا يكون كذلك. نتحدث هنا بوجه عام عن التلوث والمقصود به. وهو خلط أي مادة مع مادة أخرى واحدة أو أكثر.
هيا نتناول مثالًا آخر.
يحتوي مقدار من الماء على غاز مشع مذاب فيه. أي من الآتي تنتج عنه مخاطر تلوث أكبر؟ (أ) تجمد الماء. (ب) غليان الماء.
حسنًا، لدينا هنا وعاء به هذا الماء. ونعلم من المعطيات أن هذا الماء يحتوي على غاز مشع مذاب فيه. حسنًا، إذا كان الغاز مذابًا حقًّا، فإن الجيوب الصغيرة من الغاز ستكون بالغة الصغر لدرجة لا تمكننا من رؤيتها. سنمثل هنا الغاز المذاب في الماء باستخدام هذه النقاط. نريد أن نعرف إذا ما كان تجمد هذا الماء أو غليانه سينتج عنه خطر تلوث أكبر. دعونا نتذكر أن التلوث يتضمن خلط المواد معًا.
إذن، على سبيل المثال، إذا اختلط الماء، والغاز المذاب فيه، مع الهواء في الغلاف الجوي، فسيعتبر ذلك تلوثًا. أو إذا اختلط هذا الماء مثلًا مع التربة في الأرض، فهذا يعد تلوثًا أيضًا. ومن ثم، فإن طريقة تقليل مخاطر التلوث تتمثل في جعل عملية اختلاط هذا الماء مع أي مادة أخرى صعبة. نحن نعلم أنه إذا تجمد الماء، فسيصبح جسمًا صلبًا. وبهذه الطريقة، سيكون من الصعب نسبيًّا أن يختلط مكعب الثلج مع أي مادة أخرى.
لكن بعد ذلك، لنفكر في غلي الماء مع الغاز المشع. في هذه الحالة، سيتحرر كل شيء في الماء، بما في ذلك الغاز المشع، وينطلق إلى الهواء الجوي. ومع وجود تيارات هواء، يمكن لهذه المادة أن تنتشر لمسافات بعيدة. إذن، في حين أن تجميد الماء يقلل من خطر حدوث تلوث، فإن غليان الماء يزيد من احتمال اختلاط الماء والغاز المشع مع مواد أخرى. وعليه، نختار الخيار (ب).
لنتناول الآن مثالًا أخيرًا.
أي من الآتي الطريقة الأكثر أمانًا لتخزين النفايات النووية؟ (أ) في أسطوانات الغاز. (ب) في حاويات السوائل. (ج) في كتل صلبة.
فيما يتعلق بخيارات الإجابة الثلاثة، يخبرنا الخيار (أ) أن نتخيل أسطوانات مملوءة بالغاز تحتوي على النفايات النووية، وهي موضحة هنا باللون الوردي. في الخيار (ب)، نتخيل النفايات النووية، أي هذه القضبان الوردية، مغمورة في سائل داخل حاوية. وأخيرًا، نتخيل النفايات النووية مخزنة في كتل صلبة من المادة. في حالة أسطوانة الغاز وحاوية السائل، يكون احتمال أن تلوث النفايات النووية الغاز والسائل مرتفعًا إلى حد ما. وهو ما يعني وجود احتمال كبير أن تختلط بعض النفايات النووية مع الغاز والسائل.
من ناحية أخرى، قد تؤدي الفضلات النووية المخزنة في كتل صلبة من المواد إلى تلوث هذه المواد، عن طريق الاحتكاك معها مثلًا. لكن احتمال حدوث ذلك أقل. إذا حدث تسريب في كل وعاء من هذه الأوعية بطريقة ما، فسيتمكن الغاز من الهرب بسهولة من الأسطوانة. وسيتدفق السائل من داخل الحاوية إلى خارجها سريعًا. ولكن في حالة الكتلة الصلبة، لا شيء يغادر ويلوث البيئة المحيطة. إذن، فيما يتعلق بالطريقة الأكثر أمانًا لتخزين النفايات النووية، سنختار الخيار (ج). الطريقة الأكثر أمانًا لتخزين النفايات النووية هي وضعها في كتل صلبة.
دعونا نختتم الدرس الآن بمراجعة بعض النقاط الرئيسية. في هذا الفيديو، تعلمنا أن المادة تعتبر مشعة إذا احتوت على ذرة واحدة غير مستقرة على الأقل. وعرفنا أيضًا أن المادة تعتبر ملوثة إذا اختلطت مع مواد أخرى. يمكن أن تنتشر الجسيمات المشعة، سواء في الحالة الصلبة أو السائلة أو الغازية، في جميع أنحاء البيئة. يجب تخزين النفايات النووية، مثل النفايات الناتجة من محطات توليد الطاقة النووية، بحرص وعناية لمنع التلوث. وأخيرًا، تعلمنا أن الملابس الواقية المناسبة، بما في ذلك الأقنعة، بالنسبة إلى العاملين في منشآت الطاقة النووية مثلًا، يمكن أن تساعد في حماية الشخص من التلوث. وهذا ملخص التلوث الإشعاعي.
