Kā Fukušimas ledus barjera bloķēs radioaktīvos gruntsūdeņus

Japānas amatpersonas, kas izmisīgi vēlas ierobežot arvien pieaugošo krīzi Fukušimas atomelektrostacijā, vēlas izmantot mākslīgo mūžīgo sasalumu, lai apturētu radioaktīvā ūdens noplūdi. Ideja ir uzcelt jūdžu garu sasalušu zemes sienu ap Fukušimas toksisko reaktoru ēkām, lai apturētu gruntsūdeņu piesārņojumu; jomas pieredzējušākie speciālisti saka, ka plānam vajadzētu darboties.

Aukstā noliktava: Firmas SoilFreeze būvprojektam radīta sasalšanas siena.

Šķiet, ka iesaistītie japāņu uzņēmumi izmanto pieeju, kas ir viena pati. Pirms divām nedēļām Tokyo Electric Power (Tepco) augstākā amatpersona norādīja, ka Fukušimas katastrofas cēlonis meklēs starptautisku palīdzību saistībā ar Fukušimas ūdens piesārņojuma krīzi. Taču ne Tepco, ne tā darbuzņēmējs Japānas inženierzinātņu un būvniecības uzņēmums Kajima Corp nav sazinājušies ar ekspertiem ASV uzņēmumos un nacionālajās laboratorijās, kas darbojas aiz pasaulē lielākajām sasalšanas sienu sistēmām un ir vienīgā, kas ir pierādījusi kodolpiesārņojuma ierobežošanu.

Viena no šīm ekspertēm ir Elizabete Filipsa, kura 1996. un 1997. gadā vadīja 300 pēdas garas un 30 pēdas dziļas saldēšanas sienas uzstādīšanu, lai izolētu radioaktīvos atkritumus ASV Enerģētikas departamenta Ouk Ridžas Nacionālajā laboratorijā Tenesī štatā 1996. un 1997. gadā. sienas parasti izmanto, lai aizturētu gruntsūdeņus, lai atvieglotu izrakumus būvlaukumos un raktuvēs, šajā gadījumā ir nepieciešamas specializētas zināšanas, viņa saka. Jums ir jāpārliecinās, ka ikviens, kas to dara, analizē visu, kas var noiet greizi, saka Filipss. Jums vajadzētu doties kopā ar kādu, kurš to ir darījis iepriekš.

Katru dienu aptuveni 400 tonnas gruntsūdeņu, kas plūst no tuvējiem kalniem, iekļūst plaisās reaktora ēkās, kuras tika bojātas kušanas un sprādzienos Fukušimā 2011. gadā. saskaņā ar 2013. gada aprīļa Tepco instruktāžas dokumentu . Ūdens, kas izplūst no ēkām, piesārņo gruntsūdeņus lejup pa straumi un galu galā izplūst jūrā. Piesārņojuma līmenis ir bīstami augsts. Pagājušajā mēnesī Tepco izvilka ūdeni no paraugu ņemšanas akas lejpus ēkām, kur radiācijas līmenis bija par kārtu augstāks nekā līmenis, ko uzskata par drošu. Japānas kodolenerģijas regulēšanas iestāde .

Tepco centieni novērst šo izplatību līdz šim ir bijuši neefektīvi, riskanti un galu galā neilgtspējīgi. Tās primārā reakcija bija piesārņoto gruntsūdeņu iesūknēšana rezervuāros, pievienojot vairāk nekā 300 000 tonnu radioaktīvā ūdens, kas jau glabājas Fukušimā steigā samontētās tvertnēs, kuras ir neaizsargātas pret nākotnes zemestrīcēm. Daži jau ir noplūduši. Pagājušajā nedēļā Japānas Kodolenerģijas regulēšanas iestāde reģistrēja vienu nesenu 300 tonnu noplūdi kā 3. līmeņa incidentu — tas ir pirmais incidents Fukušimā, ko tā ir novērtējusi starptautiskā kodolnotikuma skalā kopš 2011. gada.

Sasalšanas siena būtu precīzāka pieeja gruntsūdeņu pārvaldībai. Kā ierosināja Kajima aprīlī un maijā apstiprināja Kodolenerģijas regulēšanas iestādes ekspertu grupa, tas darbotos 1,4 kilometru garumā un apņemtu vietas četrus iznīcinātos reaktorus. Vertikālās caurules ir jāizurbj vai jāievada zemē ar viena metra intervālu, veidojot to, kas izskatās pēc zemūdens žoga stabu masīva. Četrpadsmit 400 kilovatu saldēšanas iekārtas sūknēs no -20 °C līdz -40 °C dzesēšanas šķidrumu pa katru cauruli, lai absorbētu siltumu no zemes, veidojot sasalušas zemes izplešanās cilindru.

Aptuveni sešu nedēļu laikā šie cilindri saplūst kopā, veidojot nepārtrauktu barjeru, kas neļauj iekšā gruntsūdeņiem un piesārņotājiem. Rezultāts būtu cieta barjera no virsmas, kas stieptos aptuveni 95 pēdas uz leju un saskartos ar zemas caurlaidības māla un iežu slāni. Un, lai gan, lai to izturētu, būtu nepieciešama ilgstoša atdzesēšana, siena ir imūna pret elektroenerģijas padeves pārtraukumiem, kas ilgst vairākas dienas vai nedēļas. Mūra atkausēšana prasīs mēnešus vai gadus, saka Daniels Mageau, Sietlā bāzētā darbuzņēmēja SoilFreeze viceprezidents un projektēšanas inženieris.

Vairākas iezīmes padara sasalšanas sienas labākas par barjerām, nekā tās, kas izgatavotas no tērauda, ​​betona vai māla — alternatīvas, kuras Kodolenerģijas regulēšanas iestādes komisija izskatīja un noraidīja. Galvenā Phillips minētā priekšrocība ir sasalšanas sienas pašatveseļošanās spēja. Piemēram, ūdens, kas ieplūst plaisās, ko izraisījusi zemestrīce — pastāvīgs drauds Fukušimā —, sasalt, lai atjaunotu barjeru. Tā ir patiešām liela vērtība, saka Filipss.

Oak Ridge pieredze liecina, ka tā darbosies Fukušimā, norāda Phillips un eksperti no darbuzņēmējiem, kuri uzcēla laboratorijas sienu: Rockaway, Ņūdžersijas ģeotehniskais darbuzņēmējs. Moretrenčs un uz Ankoridžas bāzes Arktikas pamati . Tas joprojām ir vienīgais kodolieroču iesaldēšanas sienas projekts līdz šim, un tas ir nepareizi raksturots preses ziņojumos kā eksperiments. Tas nebija modelis. Tā bija urbšana piesārņotā augsnē un neļāva reāliem radioloģiski piesārņotiem materiāliem izkļūt un šķērsot strautā, saka Arctic Foundations galvenais inženieris Edvards Jarmaks.

Oak Ridge sasalšanas siena sakausēja 1998. gada janvārī, un tajā bija viens un tas pats elementu komplekts, kas atradās Fukušimā sešus gadus — tik ilgi, cik Fukušimas sienai noteicis Kodolenerģijas regulēšanas iestādes panelis, līdz regulatori lika ASV Enerģētikas departamentam veikt šīs vietas sanāciju. Phillips ir pārliecināts, ka tas būtu darbojies ilgāk par savu 30 gadu paredzēto kalpošanas laiku.

Džozefs Sopko, Moretrenčas zemes sasalšanas direktors, saka, ka Kajima piedāvātais viena gada uzstādīšanas un sasaldēšanas termiņš ir saprātīgs, ņemot vērā instalāciju, ko viņš vadīja zelta raktuvēs Ontario ziemeļos 90. gadu beigās un kurā tika zāģētas caurules divu jūdžu garumā. gara siena uzstādīta nedaudz mazāk kā viena gada laikā. Tikmēr Fukušimas sienas mērogs izskatās ļoti mazs, salīdzinot ar piecu jūdžu garu sienu, kas paredzēta naftas smilšu operācijai Albertā, kurai Moretrenčs pašlaik veic izmēģinājuma pētījumus.

Tomēr viens būtisks trūkums ir enerģijas patēriņš. Lai gan pēc sasalšanas sienām ir nepieciešami mēneši vai gadi, lai atkausētu, un tādējādi tās ir imūnas pret strāvas padeves pārtraukumiem, tām ir nepieciešama ilgstoša dzesēšana, lai tās izturētu. Parasti apkopei nepieciešamā dzesēšanas jauda ir aptuveni puse no tā, kas bija nepieciešama sienas veidošanai.

Tepco un Kajima varētu ietaupīt enerģiju, ja viņi izmantotu Oak Ridge izmantoto tehniku. Tās sienā bija iekļautas pasīvās ierīces, kas pazīstamas kā termosifoni, kuras Arctic Foundations ir uzstādījis visā Aļaskā, lai pastiprinātu mūžīgā sasaluma kušanu zem ēkām un infrastruktūru. Dzesēšanas šķidruma gāze pasīvi cirkulē caurulēs ikreiz, kad zeme ir siltāka nekā gaiss augšpusē, uzsūcot siltumu apakšā, vārot, pēc tam izvadot šo siltumu augšpusē, kondensējoties un visbeidzot pilot atpakaļ pa caurules sieniņu, lai atkārtotu ciklu.

Pateicoties termosifonu iekļaušanai, Oak Ridge sistēma katru gadu patērēja gandrīz 100 000 kilovatstundu enerģijas — gadā to izmantotu mazāk nekā 10 mājas. Tā ir ļoti efektīva sistēma siltuma pārvietošanai pret gravitāciju. Nav kustīgu daļu, saka Yarmak.

Tomēr, lai gan Yarmak labprāt eksportētu Arctic Foundations termosifonus uz Japānu, viņš saka, ka enerģijas patēriņš nav kritisks jautājums Fukušimai. Pat ar Kajima piedāvāto tradicionālo saldēšanas sienu sistēmu, kuras enerģijas patēriņš būtu aptuveni 250 reizes lielāks nekā Oak Ridge, enerģijas patēriņš kontekstā joprojām izskatās mazs. Viņš saka, ka, ņemot vērā Japānas problēmas apjomu, tas nav daudz enerģijas.

paslēpties