المواد المشعة الطبيعية

تتكون المواد المشعة الطبيعية ( NORM ) والمواد المشعة الطبيعية المُعززة تكنولوجيًا ( TENORM ) من مواد، عادةً ما تكون نفايات صناعية أو منتجات ثانوية، مُخصبة بعناصر مشعة موجودة في البيئة، مثل اليورانيوم والثوريوم والبوتاسيوم -40 (وهو باعث بيتا طويل العمر، ويُعد جزءًا من البوتاسيوم الطبيعي على الأرض)، وأي من نواتج سلاسل تحلل العنصرين الأولين، مثل الراديوم والرادون . ^{[ 1 ]} وتُعد تصريفات المياه المُنتجة وانسكاباتها مثالًا جيدًا على دخول المواد المشعة الطبيعية إلى البيئة المحيطة. ^{[ 2 ]}

توجد العناصر المشعة الطبيعية بتراكيز منخفضة جدًا في قشرة الأرض، وتنتقل إلى السطح بفعل الأنشطة البشرية كالتنقيب عن النفط والغاز ، وحفر آبار الطاقة الحرارية الأرضية ، والتعدين ، ومن خلال عمليات طبيعية كتسرب غاز الرادون إلى الغلاف الجوي أو ذوبانه في المياه الجوفية. ومن الأمثلة الأخرى على المواد المشعة الطبيعية رماد الفحم الناتج عن حرق الفحم في محطات توليد الطاقة . إذا تجاوز النشاط الإشعاعي مستوى الخلفية الإشعاعية، فقد يُسبب التعامل مع هذه المواد مشاكل في العديد من الصناعات وقطاع النقل. إذا احتوى معدن ما على مواد مشعة طبيعية، فقد تحتوي مخلفات التعدين على تركيز أعلى من المواد المشعة مقارنةً بالخام. ولعلّ أبرز مثال على هذه المواد، من حيث الكتلة، هو الفوسفوجبس، حيث يتبقى كبريتات الراديوم مع الجبس الناتج عن معالجة الأباتيت بحمض الكبريتيك لاستخلاص حمض الفوسفوريك . ومن الأمثلة الأخرى تعدين العناصر الأرضية النادرة ، حيث قد تحتوي خامات مثل المونازيت على الثوريوم ونواتج تحلله، والتي تُوجد لاحقًا بتركيزات عالية في مخلفات التعدين.

تتكون المواد المشعة الطبيعية (NENORM) و/أو المواد المشعة المحسّنة (TENORM) في عملية إنتاج النفط والغاز، عندما تحمل السوائل المنتجة من المكامن الكبريتات إلى سطح القشرة الأرضية. وتستخدم بعض الولايات، مثل داكوتا الشمالية ، مصطلح "المواد المشعة الطبيعية المنتشرة". تُعد كبريتات الباريوم والكالسيوم والسترونتيوم مركبات كبيرة، ويمكن للذرات الأصغر، مثل الراديوم-226 والراديوم -228 ، أن تملأ الفراغات الموجودة في المركب وتنتقل عبر السوائل المنتجة. ومع اقتراب السوائل من السطح، تتسبب التغيرات في درجة الحرارة والضغط في ترسب كبريتات الباريوم والكالسيوم والسترونتيوم والراديوم من المحلول وتكوين رواسب على السطح الداخلي، أو أحيانًا الخارجي، للأنابيب و/أو غلاف البئر. ولا يُشكل استخدام الأنابيب الملوثة بالمواد المشعة الطبيعية في عملية الإنتاج خطرًا على الصحة إذا كانت الرواسب داخل الأنابيب وبقيت الأنابيب في قاع البئر. قد تتواجد تراكيز مرتفعة من الراديوم 226 و228 ونواتج تحللهما، مثل الرصاص 210، في الحمأة المتراكمة في حفر حقول النفط وخزاناتها وبحيراتها. يتركز غاز الرادون في تيارات الغاز الطبيعي كمواد مشعة طبيعية (NORM) في عمليات معالجة الغاز. يتحلل الرادون إلى الرصاص 210، ثم إلى البزموت 210 ، والبولونيوم 210 ، ويستقر في النهاية مع الرصاص 206. تظهر عناصر تحلل الرادون على شكل طبقة لامعة على السطح الداخلي لخطوط الإدخال ووحدات المعالجة والمضخات والصمامات المرتبطة بأنظمة معالجة البروبيلين والإيثان والبروبان.

تختلف خصائص المواد المشعة الطبيعية (NORM) باختلاف طبيعة النفايات. قد تتشكل هذه المواد في صورة بلورية هشة ورقيقة، مما قد يؤدي إلى تقشرها داخل الأنابيب. أما المواد المشعة الطبيعية المتكونة في مصفوفة كربوناتية، فقد تصل كثافتها إلى 3.5  غرام/سنتيمتر مكعب، ويجب أخذ ذلك في الاعتبار عند التعبئة والنقل. قد تكون ترسبات هذه المواد بيضاء أو بنية اللون، أو على شكل رواسب كثيفة أو مواد صلبة جافة متقشرة. كما يمكن العثور على هذه المواد في المياه المنتجة من عمليات إنتاج النفط والغاز. ^{[ 3 ]}

قد يؤدي قطع وتوسيع أنابيب حقول النفط، وإزالة المواد الصلبة من الخزانات والحفر، وتجديد معدات معالجة الغاز إلى تعريض الموظفين لجزيئات تحتوي على مستويات متزايدة من النويدات المشعة التي تبعث جسيمات ألفا والتي قد تشكل مخاطر صحية في حالة استنشاقها أو ابتلاعها.

توجد المواد المشعة الطبيعية في العديد من الصناعات بما في ذلك ^{[ 4 ]}

• صناعة الفحم (التعدين والاحتراق)
• تعدين المعادن وصهرها
• الرمال المعدنية (معادن الأرض النادرة والتيتانيوم والزركونيوم).
• صناعة الأسمدة (الفوسفات)
• صناعة البناء

توجد المواد المشعة الطبيعية (NORM) أيضًا في مواد البناء، بما في ذلك الإسمنت والخرسانة والطوب وغيرها من مواد البناء. وقد قام مشروع بحثي شامل، HORRADIONEX، بتحديد التركيب الكيميائي وتركيز النشاط الإشعاعي في هذه المواد، مما يمثل دراسة شاملة للمواد المشعة الطبيعية في قطاع البناء. وتُفصّل مجموعة البيانات، التي جُمعت من عينات بين عامي 2020 و2025 في سبع دول (إسبانيا، إيطاليا، الصين، المغرب، جمهورية التشيك، فرنسا، والبرتغال)، العناصر الرئيسية والنادرة باستخدام تقنية التألق بالأشعة السينية (XRF)، وتركيزات النشاط الإشعاعي (بما في ذلك اليورانيوم ^-238 ، والثوريوم ^-232 ، والبوتاسيوم -40 ⁾ باستخدام مطيافية غاما عالية الدقة. ^{[ 5 ]}

تشمل المخاطر المرتبطة بالمواد المشعة الطبيعية الاستنشاق والابتلاع، بالإضافة إلى التعرض الخارجي في حال تراكم كميات كبيرة من القشور. وقد يكون استخدام أجهزة التنفس ضروريًا في العمليات الجافة، حيث تنتشر قشور وغبار المواد المشعة الطبيعية في الهواء، مما يزيد من احتمالية دخولها إلى الجسم.

العناصر الخطرة الموجودة في المواد المشعة الطبيعية (NORM) هي الراديوم-226 ( ^226Ra ) ، والراديوم-228 ( ^228Ra ) ، والرادون-222 ( ^222Rn ) ، بالإضافة إلى نواتج تحلل هذه النظائر المشعة. تُعرف هذه العناصر باسم "العناصر التي تتغذى على العظام "، حيث تنتقل داخل الجسم إلى أنسجة العظام وتتركز فيها. قد يؤدي هذا التعرض إلى الإصابة بسرطانات العظام وتشوهات عظمية أخرى. يتراكم تركيز الراديوم ونواتج تحلله الأخرى بمرور الوقت، مع التعرض المفرط لها لعدة سنوات. لذلك، من الناحية القانونية، قد يُصاب الموظف الذي لم يستخدم وسائل حماية الجهاز التنفسي لعدة سنوات بسرطانات العظام أو غيرها من السرطانات نتيجة التعرض للمواد المشعة الطبيعية، وقد يقرر حينها المطالبة بتعويضات تشمل النفقات الطبية والأجور المفقودة من شركة النفط التي أنتجت هذه المواد المشعة الطبيعية (TENORM) ومن صاحب العمل. ^{[ 6 ]}

تُصدر النظائر المشعة للراديوم جسيمات ألفا وبيتا، بالإضافة إلى أشعة غاما. يتكون الإشعاع المنبعث من ذرة الراديوم 226 من 96% جسيمات ألفا و4% أشعة غاما. لا تُعد جسيمات ألفا أخطر الجسيمات المرتبطة بالمواد المشعة الطبيعية، باعتبارها خطرًا خارجيًا. تتطابق جسيمات ألفا مع نوى الهيليوم-4. تنتقل جسيمات ألفا لمسافات قصيرة في الهواء، تتراوح بين 2 و3 سم فقط، ولا تستطيع اختراق طبقة الجلد الميتة في جسم الإنسان. مع ذلك، فإن بعض مصادر جسيمات ألفا للراديوم "تستهدف العظام" نظرًا لشدة انجذاب الراديوم لأيونات الكلوريد. في حال عدم طرد ذرات الراديوم من الجسم، فإنها تتركز في المناطق التي تكثر فيها أيونات الكلوريد، مثل أنسجة العظام. يبلغ نصف عمر الراديوم 226 حوالي 1620 عامًا، وسيبقى في الجسم طوال حياة الإنسان - وهي فترة طويلة كافية لإحداث ضرر.

جسيمات بيتا هي إلكترونات أو بوزيترونات ، وتستطيع قطع مسافات أطول من جسيمات ألفا في الهواء. تقع هذه الجسيمات في منتصف مقياس قدرة التأين والاختراق، إذ تتوقف عند بضعة ملليمترات من البلاستيك. يُمثل هذا الإشعاع جزءًا صغيرًا من إجمالي الإشعاع المنبعث أثناء تحلل الراديوم 226. يُصدر الراديوم 228 جسيمات بيتا، ويُشكل أيضًا خطرًا على صحة الإنسان عند استنشاقه أو ابتلاعه.

تُشكل أشعة غاما المنبعثة من الراديوم 226، والتي تُمثل 4% من الإشعاع، خطراً على صحة الإنسان عند التعرض لها بكميات كافية. تتميز أشعة غاما بقدرتها العالية على الاختراق، حيث يمكن لبعضها أن يخترق المعادن، لذا تُستخدم عدادات غايغر أو مجسات الوميض لقياس التعرض لأشعة غاما عند رصد المواد المشعة الطبيعية.

تُعدّ جسيمات ألفا وبيتا ضارة بمجرد دخولها الجسم. يجب الوقاية من استنشاق ملوثات المواد المشعة الطبيعية (NORM) الناتجة عن الغبار بارتداء أجهزة تنفس مزودة بمرشحات جسيمية. في حالة العاملين المدربين تدريباً مناسباً في مجال المواد المشعة الطبيعية، قد يكون من الضروري مراقبة الهواء وتحليله. تُحسب هذه القياسات، ALI وDAC، بناءً على الجرعة التي قد يتعرض لها موظف عادي يعمل 2000 ساعة سنوياً. الحد القانوني الحالي للتعرض في الولايات المتحدة هو 1 ALI، أو 5 ريم. الريم، أو ما يعادله من رونتجن لكل شخص ، هو مقياس لامتصاص الإشعاع في أجزاء الجسم على مدى فترة زمنية طويلة. DAC هو تركيز جسيمات ألفا وبيتا التي يتعرض لها موظف عادي خلال 2000 ساعة من العمل الخفيف. إذا تعرض الموظف لأكثر من 10% من ALI، أي 500 ملي ريم، فيجب توثيق جرعته وفقاً للتعليمات الواردة في اللوائح الفيدرالية ولوائح الولاية.

• الإشعاع الخلفي ، وهو إشعاع مؤين موجود باستمرار في البيئة الطبيعية للأرض
• النشاط الإشعاعي البيئي

• وزارة الصحة في ولاية داكوتا الشمالية
• اتصال تقنية المواد المشعة الطبيعية ، لجنة اتفاقية النفط والغاز بين الولايات
• دليل مرجعي سريع للإشعاع ، مكتب الكشف النووي المحلي
• المواد المشعة الطبيعية ( مؤرشفة بتاريخ 20 يناير 2016 في أرشيف الإنترنت التابع للرابطة النووية العالمية)
• إرشادات المملكة المتحدة بشأن تنظيم المواد المشعة للوائح التصاريح البيئية (إنجلترا وويلز) لعام 2010: وزارة البيئة والغذاء والشؤون الريفية