* التحديات والقيود في استخدام التشعيع لإنتاج المواد المركبة
ثانياً: “قيود حجم القطع”؛ بينما يعتبر التشعيع مثالياً للقطع الصغيرة والمتوسطة، فإن تطبيقه على القطع الكبيرة جداً يتطلب تصاميم خاصة، ومصادر إشعاع عالية الطاقة، وهندسة دقيقة لهندسة الإشعاع.
ثالثاً: “الأضرار المحتملة الناجمة عن التشعيع المفرط”؛ إذا لم يتم ضبط جرعة الإشعاع بدقة، فقد يؤدي ذلك إلى تدهور البنية البوليمرية، واصفرارها، وهشاشتها، أو انخفاض الخصائص الميكانيكية. وهذا يتطلب مراقبة دقيقة واختبارات جودة متقدمة.
رابعاً: “المخاوف المتعلقة بالسلامة والبيئة” المحيطة بالعمل مع مصادر الإشعاع، خاصة النظائر المشعة. على الرغم من أن التشعيع الصناعي مصمم بدرجة عالية من الأمان، إلا أنه لا يزال مصحوبًا بمخاوف في الرأي العام، مما يتطلب التوعية، والشفافية، والإقناع المجتمعي.
خامساً: “عدم وجود معايير محلية” في العديد من البلدان لتطبيق التشعيع في مجال المواد المركبة، مما يحد من تطور هذه التكنولوجيا. في غياب أطر قانونية واضحة، سيكون الاستثمار الخاص والتعاون الصناعي بطيئًا.
ومع ذلك، يمكن التغلب على العديد من هذه التحديات من خلال تطوير المعرفة الفنية، والتعاون الدولي، وصياغة السياسات الذكية. فالتشعيع، رغم صعوباته، يفتح آفاقًا واسعةً للتحول في صناعة المواد المركبة.
* المعايير والمبادئ التوجيهية الدولية المتعلقة بالتشعيع في صناعات المواد المركبة
يجب أن يتبع التشعيع في إنتاج المواد المركبة المعايير والمبادئ التوجيهية الدولية بدقة لضمان السلامة والجودة والتوافق. من أهم الهيئات المنظمة في هذا المجال: المنظمة الدولية للتوحيد القياسي ISO، اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع ICRP، والوكالة الدولية للطاقة الذرية IAEA.
من بين المعايير الفنية الرئيسية معيار ISO 11137 الخاص بتعقيم الأشعة الإلكترونية الذي يوفر أساساً لضمان دقة جرعات التشعيع. على الرغم من أن هذه المعايير تم تطويرها في الأصل للمجال الطبي، إلا أنه تم تكييفها وتحديثها على نطاق واسع لصناعة المواد المركبة.
تحدد اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع ICRP إطاراً لحماية الأفراد والبيئة من الإشعاع وتضع حدوداً للجرعات الإشعاعية المسموح بها. يعد الالتزام بهذه الحدود إلزامياً في مراكز التشعيع لضمان سلامة العاملين والمجتمعات المجاورة.
وتوفر الوكالة الدولية للطاقة الذرية IAEA إرشادات حول تصميم مراكز التشعيع وإدارة النظائر المشعة وعمليات المراقبة الإشعاعية. تعتبر هذه الإرشادات أساساً للتشريعات الوطنية في الدول المتقدمة، كما تؤكد على أهمية التعاون الدولي في مجال تكنولوجيا التشعيع.
وتوجد معايير خاصة لتقييم جودة المواد بعد التشعيع، مثل معيار ASTM F2459 للمواد البوليمرية المعالجة بالإشعاع، والذي يركز على تقييم الخصائص الميكانيكية والثبات الحراري والمتانة. يساعد الالتزام بهذه المعايير في ضمان الجودة والسلامة، ويعزز قبول المواد المركبة المعالجة بالإشعاع في الصناعات الحساسة مثل صناعات الفضاء والمركبات.
* التطورات الحديثة في تقنية تشعيع المواد المركبة
شهد العقد الأخير تطورات كبيرة في تكنولوجيا التشعيع أحدثت تحولاً جذرياً في إنتاج وتحسين المواد المركبة المتقدمة. من أبرز هذه التطورات تطوير معجلات الجسيمات عالية الطاقة التي تتيح ضبط جرعات الإشعاع بدقة وتعديل المواد طبقةً طبقة أو موضعياً. كما ساهمت التطورات في نمذجة ومحاكاة عمليات التشعيع حاسوبياً في التنبؤ بآثار الإشعاع على البنية الجزيئية للمواد وتحسينها، مما قلل الاعتماد على الطرق التجريبية التقليدية القائمة على التجربة والخطأ؛ إضافة إلى ذلك، تم تطوير أنظمة مراقبة وتحكم متقدمة تتيح متابعة جرعات الإشعاع آنياً وتقييم التغيرات الهيكلية في المواد بدقة عالية. هذه التطورات تساهم في تسريع عمليات البحث والتطوير وخفض التكاليف مع تحسين كفاءة المواد المنتجة.
وشهدت التطورات الحديثة في مصادر الإشعاع، مثل الليزر المتزامن مع أشعة النيوترون أو غاما، تقدماً ملحوظاً في تحقيق إشعاعات أكثر تجانساً وقدرة أعلى على الاختراق. هذه الميزة تلعب دوراً حاسماً في تحسين خصائص المواد ذات السماكات الكبيرة والمكونات الضخمة. كما أسهم الدمج بين تقنية التشعيع وتقنية النانو وإضافة الجسيمات النانوية المقوية في إنتاج مواد مركبة بخصائص ميكانيكية وحرارية فريدة، تجمع بين خفة الوزن الاستثنائية ومقاومة عالية المستوى.
وفي مجال السلامة، ساهمت التطورات في أنظمة المراقبة الفورية للإشعاع واستخدام الذكاء الاصطناعي للتحكم الدقيق في العمليات في تعزيز مستويات الأمان وتقليل الأخطاء البشرية. يكتسب هذا الجانب أهمية مضاعفة في الصناعات الفضائية حيث يمكن لأصغر عيب أن يتسبب في خسائر فادحة.
من ناحية أخرى، تفتح الأبحاث حول التشعيع المشترك، مثل الاستخدام المتزامن للإلكترونات والنيوترونات، آفاقاً جديدة في هندسة المواد المركبة، مع توقعات بتحقيق إنتاج صناعي لهذه التقنيات خلال السنوات القليلة المقبلة.
