Dolar 13,7033
Euro 15,5541
Altın 785,05
BİST 2.005
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 13 °C
Sağanak Yağışlı

Yeraltı Testleri, Isının Tuz Yataklı Bir Depodaki Nükleer Atık Konteynerlerini Nasıl Etkilediğini Araştırıyor

12.11.2021
64
Yeraltı Testleri, Isının Tuz Yataklı Bir Depodaki Nükleer Atık Konteynerlerini Nasıl Etkilediğini Araştırıyor
Atık İzolasyon Pilot Tesisi Deneme Sahasından Tuz Örneği

Bilgisayar modellerini geliştirmek için çalışma, politika yapıcıları gelecekteki kullanılmış nükleer yakıt imhası için bilgilendirme.

Sandia, Los Alamos ve Lawrence Berkeley ulusal laboratuvarlarından bilim adamları, tuzlu ve çok tuzlu suyun bir tuz yatağı deposundaki sıcak nükleer atık konteynerlerinin yakınında nasıl davrandığını anlamak için yıllarca süren bir deneyin üçüncü aşamasına yeni başladılar.

Sandia’da yerbilimci ve projenin teknik lideri Kristopher Kuhlman, tuzun benzersiz fiziksel özelliklerinin radyoaktif atıkların güvenli bir şekilde bertaraf edilmesini sağlamak için kullanılabileceğini söyledi. Tuz yatakları yüz milyonlarca yıl boyunca sabit kalır. Tuz kendi çatlaklarını iyileştirir ve herhangi bir açıklık yavaşça kapanır.

Örneğin, Carlsbad, New Mexico dışındaki Atık İzolasyon Pilot Fabrikasında – ülkenin Soğuk Savaş dönemi nükleer atıklarının bir kısmının gömüldüğü – depolama odalarını yılda birkaç santim oranında kapatarak çevreyi korur. atık. Ancak, kullanılmış nükleer yakıtın aksine, WIPP’ye giren atık ısı üretmez.

Kuhlman, Enerji Bakanlığı Nükleer Enerji Dairesi’nin Kullanılmış Yakıt ve Atık Tasfiye girişimi, ABD’deki birden fazla uygun bertaraf seçeneği ve özellikle ısının sıvıların ve gazların hareket etme ve tuzla etkileşim şeklini nasıl değiştirdiği için sağlam bir teknik temel sağlamaya çalışıyor. Bu temel araştırmadan elde edilen anlayış, kavramsal ve bilgisayar modellerini geliştirmek için kullanılacak ve nihayetinde politika yapıcıları kullanılmış nükleer yakıtın tuz yataklarına atılmasının faydaları hakkında bilgilendirecektir. Sandia, projedeki lider laboratuvardır.

Kuhlman, “Tuz, nükleer atık depolama için uygun bir seçenek çünkü kazıdan uzakta herhangi bir açıklık iyileşiyor” dedi. “Ancak, kazının yakınında bu hasarlı kaya halesi var. Geçmişte insanlar, zarar görmüş tuz içindeki karmaşık etkileşimleri tahmin etmekten kaçınıyordu çünkü 9 metre uzaktaki tuz mükemmel, geçirimsiz bir bariyerdi. Şimdi, israfın yanında erken dönem karmaşıklıklarına ilişkin anlayışımızı derinleştirmek istiyoruz. Ne kadar çok anlarsak, tuz depolarına o kadar uzun vadeli güvenimiz olur.”

İlk deneyde deneme yanılma

Kuhlman ve meslektaşları, ısıtıldığında zarar görmüş tuzun davranışını anlamak için, devam eden bertaraf faaliyetinden 975 metre uzaktaki bir deney alanında WIPP’de yerin 655 metre altında deneyler yürütüyorlar. Ayrıca, buharlaşmış 250 milyon yıllık bir denizden kalan tuz yatağında bulunan tuzlu su olan tuzlu suyun dağılımını ve davranışını da izlerler. WIPP’de bulunan küçük tuzlu su, deniz suyundan 10 kat daha tuzludur.

“Tuz, sıcak olduğunda çok daha farklı davranır. Bir granit parçasını ısıtırsanız, o kadar da farklı değil” dedi Kuhlman. “Sıcak tuz çok daha hızlı sürünür ve yeterince ısınırsa, tuzlu sudaki su kaynayarak atık kabında bir tuz kabuğu bırakabilir. Sonra bu buhar, sıvıya geri dönecek ve tuzu çözecek kadar soğuyana kadar uzaklaşabilir ve muhtemelen karmaşık bir geri besleme döngüsü oluşturabilir.”

Melissa Mills ve Kristopher Kuhlman

Solda Sandia Ulusal Laboratuvarları jeokimyacısı Melissa Mills ve Sandia yerbilimcisi Kristopher Kuhlman, Atık İzolasyon Pilot Tesisi deney alanlarından tuz örneklerini sergiliyor. Tuz yatağı deposundaki sıcak nükleer atık konteynerlerinin yakınında tuzlu ve çok tuzlu suyun nasıl davrandığını anlamak için yıllarca süren bir temel bilim deneyinin üçüncü aşamasına yeni başladılar. Kaynak: Fotoğraf Randy Montoya/Sandia Ulusal Laboratuvarları

Başka bir deyişle, bilim adamları kullanılmış nükleer yakıttan gelen ısının atık kaplarını kapatmaya yardımcı olup olamayacağını ve hatta tuzlu suyun neden olabileceği korozyondan koruyup koruyamayacağını araştırıyorlar.

Deneyin ilk aşamasının planlaması, WIPP’deki mevcut yatay delikler kullanılarak 2017’de başladı. Bu “sallama” aşamasında, araştırmacılar sonraki deneylerde hangi ekipmanı kullanacaklarını öğrendiler. Örneğin, bilgisayar modellerini ve gerçek dünya deneylerini birleştirmede uzman olan ve Los Alamos Ulusal Laboratuvarı’na liderlik eden bir yerbilimci olan Phil Stauffer, örneğin, bir tost makinesi gibi çalışan ilk ısıtıcı, yakındaki tuzu tuzlu suyu kaynatacak kadar ısıtmadı, dedi. Ancak ekibin denediği ikinci ısıtıcı, kızılötesi bir model etkiliydi; daha çok güneş gibi çalıştı.

Stauffer, “İlk radyatif ısıtıcıyı ilk sondaj deliğine koyduğumuzda, çalkalama aşamasının bir parçası olarak, havanın ısının kayaya verimli bir şekilde hareket etmesine izin vermediği ortaya çıktı” dedi. “Sonra bir kızılötesi ısıtıcıya geçtik ve ısı çok az enerji kaybıyla havada hareket etti. Erken sayısal simülasyonlarda, safça sadece ısıyı koyduk; Isıtıcıdan kayaya nasıl ısı geldiği konusunda endişelenmedik.”

Tuzlu su ve gazlar tuzda nasıl hareket eder?

Deneyin ikinci aşamasında, ekip bir salonun yan tarafına iki set 14 yatay delik açtı ve ısıtıcıyı içeren merkezi yatay deliğin etrafındaki deliklere 100’den fazla farklı sensör yerleştirdi. Bu sensörler, tuz ısıtılırken ve soğutulurken sesleri, gerilimi, nemi ve sıcaklıkları izledi.

Sandia jeokimyacısı Melissa Mills, çimento ve tuzlu su arasındaki etkileşimleri test etmek için özel bir tuz-beton sızdırmazlığı yaptı.

Kristopher Kuhlman ve Thom Rahn

Sandia Ulusal Laboratuvarları’ndan bir yerbilimci olan Kristopher Kuhlman ve Los Alamos Ulusal Laboratuvarı bilim adamı Thom Rahn, sondaj deliklerinden birinden dikkatli bir şekilde tuzlu su örneği çıkarıyor. Kaynak: Fotoğraf Sandia Ulusal Laboratuvarları

Kullanılan sensörler arasında ev termostatlarında bulunanlar gibi neredeyse 100 sıcaklık sensörü vardı, bu nedenle araştırmacılar ısıtıcının etrafındaki yerlerde zaman içinde sıcaklığı ölçebildiler. Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı’ndan bir yerbilimci olan Yuxin Wu, ayrıca fiber optik sıcaklık sensörleri, gerinim ölçerler ve elektriksel direnç görüntüleme kurdu.

Kuhlman, Sandia’lı bir yerbilimci olan Charles Choens’in, tuz kristallerinin ısıtılırken genleşirken ve soğurken büzülürken “pop” sesini dinlemek için akustik emisyon sensörleri adı verilen özel mikrofonlar kullandığını söyledi. Ekip, patlayan tuz kristallerinin yerini üçgenlemek için bu mikrofonları kullandı.

“Bu patlamalar, tuz yatağının geçici geçirgenliğinin kanıtıdır, tuzlu suyun içinden sızabileceği tuz kristalleri arasındaki çatlaklar.” dedi Kuhlman. “Isıttığınızda, o küçük çatlakları kapatır. Tuz sıcakken geçirgenlik azalır, soğuyunca çatlaklar geçici olarak açılır ve geçirgenlik artar.”

Kuhlman, gazların hasarlı tuzdan akışını test etmek için, araştırmacıların kripton ve kükürt heksaflorür gibi az miktarda nadir gazları bir sondaj deliğine enjekte ettiğini ve diğerinde ortaya çıkışlarını izlediğini söyledi. “Tuz sıcakken gazlar hiçbir yere gitmiyordu. Isıyı kapattığımızda gazlar tuzun içine sızdı ve başka bir sondaj deliğinden çıktı.”

Benzer şekilde ekip, laboratuvarda üretilen tuzlu suyu az miktarda renyum elementi ve mavi floresan boya ile “izleyiciler” olarak bir sondaj deliğine enjekte etti. Ekip, testin sonunda numune alınacak diğer sondaj kuyularında sıvının ortaya çıkıp çıkmadığını izliyor.

Mills, “Floresan boya ile amaç, test sonrası numuneleri delindikten sonra, izleyicinin nereye gittiğini haritalamak” dedi. “Açıkçası, bir renyum sinyali tespit edersek, bir sondaj deliğinden diğerine geçtiğini söyleyebileceğiz, ancak izlediği yolu bilemeyeceğiz. Ayrıca tuzlu su, kil gibi tuzdaki minerallerle etkileşime girecektir. Floresan boya, sıvı izleyicinin sahada gerçekte nereye gittiğini belirlemenin görünür bir yoludur.”

Ekim ayının ortasında başlayan üçüncü aşamada, ekip, deneylerin önceki aşamalarında öğrendiklerini temel alarak yeni bir dizi dokuz ısıtmalı sondaj kuyusu açacak.

Yeraltında zorlu koşullarda çalışmak

Stauffer ve Mills, ekibin en iyi ısıtıcı tipi, sondaj deliklerinin ne zaman açılacağı ve tuzlu suyun ne kadar aşındırıcı olduğu da dahil olmak üzere deneyin ilk iki aşamasından çok şey öğrendiğini söyledi.

Salamura Sızıntısından Aşınmış Elektronik Ekipman

Yalıtılmış bir kablodan sızan tuzlu sudan aşınmış elektronik ekipman örneği. Atık İzolasyon Pilot Tesisindeki tuzlu suyun yaygın doğası, Sandia Ulusal Laboratuvarları liderliğindeki araştırma ekibinin deneylerinin ilk iki aşamasında üstesinden geldiği zorluklardan sadece biriydi. Kaynak: Fotoğraf Sandia Ulusal Laboratuvarları

“İlk iki aşama çok sayıda ekipman testini içeriyordu; Bazıları başarısız oldu ve bazıları üreticiye geri gönderildi, ”dedi Mills. “Tuzlu toz ve tuzlu su ekipmanı tahrip ettiği için yedek ekipmanı el altında tutmayı da öğrendik. Eşyaları iki kez mühürlememiz gerekiyor çünkü tuzlu su yalıtımlı kabloyu aşağıya sızdırabilir ve ardından ekipman ölür. Tuz ortamında nasıl çalışılacağını öğrenmek için bir süreç oldu.”

Kuhlman kabul etti. “Hassas laboratuvar ekipmanlarını alıp tuz madenine koyduğunuzda birçok şey ters gidebilir. Geri döndük ve 80’lerdeki WIPP deneylerinden gelen raporları okuduk. Geçmişten ders almak istiyoruz ama bazen kendi hatalarımızı yapmak zorunda kaldık.”

Araştırmacılar, yeraltında meydana gelen karmaşık kimyasal, sıcaklık, su bazlı ve fiziksel etkileşimlerin bilgisayar modellerini geliştirmek için bu projeden elde edilen verileri kullanmak için uluslararası ortaklarla işbirliği yapıyor. Bu, küresel olarak nükleer atık depolarının gelecekteki modellemesini iyileştirecektir.

Kuhlman ve Stauffer, nihayetinde ekibin gelecekteki tuz depolarıyla ilgili verileri elde etmek için daha büyük ve daha uzun deneylere ölçeklendirmek istediğini söyledi. Halihazırda toplanan verileri tamamlayan bu veriler, depo tasarımcılarını ve politika yapıcıları, ısı üreten nükleer atıkların tuz depolarında kalıcı olarak bertaraf edilmesinin güvenliği konusunda bilgilendirecektir.

Mills, “Bu kadar uygulamalı bir proje üzerinde çalışmak benim için gerçekten ilgi çekici ve ilginçti” dedi. “Sistemleri tasarlamak ve inşa etmek ve WIPP’ye yeraltına girmek gerçekten ödüllendirici oldu. Aktif bir maden ortamında araştırma yapmak zor olabilir, ancak orada çalışmaktan ve fikirlerimizi hayata geçirmekten gurur duyuyorum.”

Referans: Melissa Mills, solda ve Kristopher Kuhlman, Sandia Ulusal Laboratuvarları.

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.