تعرف فريق من الباحثين من معمل أبحاث البحرية الأمريكية وجامعة (واشنطن) على طرق محتملة جديدة لتخزين المخلفات النووية الخاصة بالمفاعلات النووية المعاصرة، بعد أن قاموا بدراسة مفاعل نووي انشطاري كان متواجدًا منذ زمن سحيق. وفي ورقتهم البحثية المنشورة في (PNAS) استفاض فيها أفراد المجموعة في شرحهم عن ما قاموا بدراسته من الأنوية المستخلصة من مفاعل (أوكلو) النووي وعن ما توصلوا إليه.
بينما يجتهد العلماء في تنقيبهم عن طرق أكثر لطفًا بالبيئة لتوليد الطاقة، لا تنفك الطرق القديمة عن التسبب في مزيد من تراكم المخلفات. ومن بين مصادر هذه المخلفات، محطات توليد الطاقة النووية. وقد تمت مناقشة العديد من الخيارات فيما يخص تخزين المخلفات على المدى الطويل، إلا أن بضعة منها أثبتت كفائتها، مما يضطرنا إلى ترك تلك المخلفات مؤقتًا في الموقع.
وعلى ذلك حاول هؤلاء الباحثون في سعيهم الأخير إلى معرفة ما يطرأ على المخلفات النووية من تغيرات خلال فترة نشاطها الإشعاعي. وحتى يتحقق مبتغاهم، قصدوا الرحيل إلى الجابون، والتي تقع في شرق أفريقيا. ففي مكان يعرف بـ (أوكلو)، تتواجد بقايا مفاعل نووي طبيعي. كان ذلك الموقع سابقًا مرتعًا لتفاعلات نووية انشطارية نشبت تلقائيًا قبل 2 مليار سنة مضت، وذلك بسبب نشاطات أرضية مختلفة. ومنذ ذلك الحين، اضمحل نظير اليورانيوم 235 كليًا، إلا أن تاريخ هذا الاضمحلال لا يزال واضحًا جليًا.
لمعرفة ما حدث أثناء اضمحلال تلك المادة القابلة للانشطار، قام الباحثون بجمع عينات من الصخور من موقع المفاعل والعودة بها إلى مختبرهم، والذي يحوي بداخله المطياف الضوئي الخاص بمختبر البحرية لتحليل النظائر المشعة. ومن ثم توصلوا إلى حل لغز تاريخ المادة المشعة خلال فترة الانتقال من حالاتها الأولية، والتي تحولت في بعض تلك الحالات إلى أحد نظائرها المشعة.
وبالأخص كانت دراسة ما تحول إليه السيزيوم الناتج عن انشطار اليورانيوم في غاية الأهمية. ققد وجد أن السيزيوم بالتحديد يشكل خطورة بالغة نظرًا لنشاطه الإشعاعي العنيف -فقد تفشى السيزيوم مسبقًا في البيئة المجاورة بعد حادث (فوكوشيما) و(تشيرنوبل). توصل العلماء أن عنصر الروثنيوم قد امتصه بعد توقف نشاط المفاعل بخمس سنوات تقريبا. وبالتالي، فقد ظل السيزيوم محتجزا من قبل الروثنيوم قرابة الملياري سنة.
يقترح العلماء أن اكتشاف وجود السيزيوم محتجزًا بواسطة الروثنيوم قد يمنحنا بعض الدلائل بخصوص تطوير طرق لمعالجة مخلفات المفاعلات المعاصرة. لكنهم أشاروا إلى ندرة عنصر الروثنيوم، لكن بالإمكان القيام بالمهمة باستخدام عنصر شبيه. وهم يخططون للقيام بمزيد من التحري والاستكشاف.
لمعرفة المزيد عن هذا المفاعل النووي في أوكلو، والذي تكون تلقائيًا في الطبيعة، إليكم المقطع التالي:
ملخص الورقة البحثية
«من المهم جدًا أن نكون على دراية بتأثير انتشار وعزل النظائر الخاملة في البيئة من أجل نجاح عملية تخزين المخلفات على المدى الطويل، وتحجيم حوادث المفاعلات. فقد تسببت الحوادث الأخيرة في فوكوشيما وتشرينوبل بانتشار نظائر السيزيوم المشعة (Cs137) و(Cs134)، والأول لا يزال نشطُا حتى الآن.
لقد قمنا بدراسة هجرة نواتج الانشطار في مفاعل أوكلو الطبيعي باستخدام خاصية مسح النظائر في مطياف (NAUTILUS) في معمل أبحاث البحرية الأمريكية. في المنطقة رقم 13 في المفاعل، تعرفنا على أكثر عينة ناضبة من اليورانيوم المشع في الطبيعة، حيث أن نسبة النظير 235 المشع إلى النظير 238 فيها تساوي 0.3655 ± 0.0007% (2σ)
تحتوي تلك العينة على أكبر كمية من نواتج تفاعل النظائر التالية:
ساماريوم 149، يوروبيوم 151، جادولينيوم 155 و157.
مما يوضح أن مصدر العينة كان أشد المناطق إشعاعًا داخل مفاعل أوكلو.
قد تبين لنا أن السيزيوم والباريوم الناتجين عن الانشطار قد تم أسرهما بواسطة تجمعات من كبريتيد الروثنيوم بعد انطفاء شعلة المفاعل بوقت قصير. ومن خلال عملية التحليل الزمني لتجمعات الروثنيوم حددنا وقت حدوث ذلك بعد 4.98±0.56 سنة بعد استقرار وضع المفاعل. وتشير الزيادة في كمية الباريوم 134 إلى اضمحلال السيزيوم 133. وقد ظل السيزيوم والباريوم محتجزين داخل الروثنيوم بالرغم من النشاطات البركانية المجاورة بعد استقرار المفاعل، وإلى جانب النشاطات الكثيفة أثناء عمل المفاعل».
المصادر
إعداد: حازم موسى
مراجعة: أحمد رضا
تحرير: زياد الشامي
