Οι αρχαιολόγοι συμβουλεύουν για τη διάθεση των πυρηνικών αποβλήτων

Από σελίδα του Nature, 5 Δεκεμβρίου 2002

Το αρχαίο γυαλί δίνει ενδείξεις για το μέλλον του θαμμένου ραδιενεργού υλικού.

Κανένας δεν μπορεί να προβλέψει πώς θα συμπεριφερθεί ένα σύστημα αποθήκευσης πυρηνικών αποβλήτων κατά τη διάρκεια των επόμενων χιλιετιών.

Τα χειροποίητα αντικείμενα από γυαλί, που φτιάχτηκαν στο Ιράκ περισσότερο από 4.000 έτη πριν, μπορεί να βοηθήσουν τους επιστήμονες να αξιολογήσουν τους κινδύνους για τα πυρηνικά απόβλητα, είπαν οι ερευνητές στη συνεδρίαση της Ερευνητικής Εταιρείας Υλικών στη Βοστώνη της Μασαχουσέτη, αυτή η εβδομάδα.

Τα αρχαία γυαλιά, τα οποία βρίσκονται χιλιάδες έτη θαμμένα μέσα στη Γη, μπορούν να υποδείξουν κατά ποιο τρόπο η σύγχρονη συσκευασία μπορεί να επιτύχει την φύλαξη πυρηνικών ραδιενεργών αποβλήτων για πολλές χιλιάδες έτη, ώσπου να φτάσουν σε ασφαλή επίπεδα ραδιενέργειας.

Τα πυρηνικά απόβλητα βρίσκονται αυτήν την περίοδο μέσα σε γυαλί, που εσωκλείονται σε μεταλλικά δοχεία. Οι Ηνωμένες Πολιτείες έχουν αυτήν την περίοδο 100 εκατομμύρια γαλόνια,  υψηλού επιπέδου ραδιενεργού υλικού, που αναμένουν να αποθηκευτούν, που προέρχονται μόνο από τα αμυντικά πυρηνικά προγράμματα.

Κανένας δεν μπορεί να προβλέψει πώς ένα σύστημα αποθήκευσης πυρηνικών αποβλήτων θα συμπεριφερθεί κατά τη διάρκεια των επόμενων χιλιετιών. Τελικά, τα δοχεία θα διαβρωθούν, το γυαλί θα αρχίσει να σπάει, χάρις στο νερό ή τα μικρόβια στο χώμα και τα βράχια μέσα στη Γη, και τελικά το επικίνδυνο περιεχόμενο τους θα διαρρεύσει προς τα έξω.

Η ερώτηση είναι: πότε θα συμβεί αυτό;

Οι προσπάθειες να προσομοιώσουν τέτοια σχέδια ενταφιασμών δεν αποκαλύπτουν τίποτα για αυτά τα πολύ μακρά χρονικά διαστήματα. "Δέκα έξι έτη υπολογίζονται σαν ένα μακροπρόθεσμο πείραμα", εξηγεί ο Russell Hand του Πανεπιστημίου του Σέφιλντ στην Αγγλία.

Και εδώ εμφανίζονται οι αρχαιολόγοι στο προσκήνιο. Τα υαλώδη υλικά, όπως είναι τα βερνικωμένα κεραμικά δοχεία και τα ειδώλια, που έχουν στη πλάτη τους ηλικία από το 4.000 π.Χ., όταν αυτά παρήχθησαν στη Μέση Ανατολή από λειωμένη άμμο μαζί με άλλα μεταλλεύματα.

Αυτά τα αρχαία χειροποίητα αντικείμενα βρίσκονται τώρα σε διάφορα στάδια αποσύνθεσης. Μερικά συντηρούνται εκπληκτικά καλά. Άλλα φαίνονται ολικώς αδιαφανή, αλλαγμένα εντελώς, παραδείγματος χάριν από το νερό που μπαίνει μέσα από τα υλικά ή τα χημικά στοιχεία απέξω. Μικρές διαφορές στη σύνθεση του γυαλιού ή του περιβάλλοντός του - το πόσο υγρό, το πόσο θερμό, ή το πόσο όξινο - μπορεί να δημιουργήσει μεγάλες διαφορές στο βαθμό της διάβρωσης.

"Έχει υπάρξει ένας μακρύς διάλογος μεταξύ των ανθρώπων που διαχειρίζονται τα πυρηνικά απόβλητα και των  αρχαιολόγων", λέει η Pamela Vandiver του Smithsonian Κέντρου για την έρευνα υλικών και εκπαίδευσης στο Suitland, του Μέρυλαντ των ΗΠΑ. Μερικά από τα υποψήφια γυαλιά, που μελετώνται για την αποθήκευση αποβλήτων έχουν παρόμοια συστατικά με εκείνοι που έγιναν στους αρχαίους χρόνους. Και τα δύο έχουν μια υψηλότερη αναλογία αλκαλικών συστατικών, όπως η σόδα, από ό,τι τα χαρακτηριστικά σύγχρονα γυαλιά.

Τα μέταλλα που χρωματίζουν τα ιστορικά γυαλιά, όπως το κοβάλτιο στο ονομαστό μπλε γυαλί του Μεσαίωνα, μπορούν να θεωρηθούν  ότι αντιπροσωπεύουν τα ραδιενεργά στοιχεία στα πυρηνικά απόβλητα. Αυτά επιτρέπουν να ξεφύγουν υγρά από μέσα προς στο περιβάλλον χώμα, δείχνοντας με ποιο τρόπο τα ραδιενεργά μπορούν να διασκορπιστούν.

Η αναλογία με τα αρχαία υλικά δεν είναι τέλεια. Τα γυαλιά των πυρηνικών αποβλήτων περιέχουν βόριο, παραδείγματος χάριν, ενώ τα αρχαία όχι, και αυτό μπορεί να επηρεάσει τη συμπεριφορά τους. Αλλά, ακόμα και μια μερική ομοιότητα είναι πολύτιμη εν τη απουσία οποιωνδήποτε άλλων μακροπρόθεσμων στοιχείων.

Χρονική κάψα

Ο Russell Hand επιτηρεί αυτήν την περίοδο ένα πείραμα πάνω στη διάβρωση των θαμμένων γυαλιών, που αναπτύσσεται στο Σέφιλντ από τις αρχές του '70. Ερευνητές έχουν θάψει δείγματα γυαλιού, που βασίζονται στις ρωμαϊκές και μεσαιωνικές μεθόδους παρασκευής, κάτω από το χώμα σε ένα λατομείο στο Ballidon βόρεια της Αγγλίας.

Η ιδέα ήταν να γίνει κατανοητή καλύτερα η αποσύνθεση των αρχαιολογικών χειροποίητων αντικειμένων με εκταφή δειγμάτων μετά από 2, 4, 8, 16 έτη και ούτω καθ' εξής. Το πρόγραμμα έκανε πρόσφατα εκταφή ενός υάλου 32 ετών. Ενώ η επόμενη θα γίνει το 2034.

Στη δεκαετία του '80, στο πρόγραμμα αυτό δούλεψε και ο George Wicks του Westinghouse Savannah River Company, ο οποίος μελετά τον ενταφιασμό πυρηνικών αποβλήτων στη νότια Καρολίνα με δοχεία επενδεδυμένα με γυαλί . Ο Wicks έθαψε μερικά υποψήφια γυαλιά για τα πυρηνικά απόβλητα στο Ballidon το 1986, παράλληλα με υλικά που μιμούνταν τα ιστορικά υλικά. Μερικά από αυτά τα δείγματα ήδη εκτάφησαν μετά από 16-ετή ταφή,  στις αρχές του τρέχοντος έτους.

Είναι ακόμα ενωρίς για αυτά τα προγράμματα, αλλά οι υποκινητές τους ελπίζουν ότι αυτά θα συνεχιστούν αφότου έχουν ήδη ξεκινήσει.