Residuos radiactivos - Apuntes de Electromedicina Xavier Pardell

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Residuos radiactivos

S. Nuclear




Las instalaciones donde se utilizan o producen materiales radiactivos con fines médicos, industriales o de investigación y las instalaciones relacionadas con el ciclo del combustible para la producción de energía, generan en su funcionamiento residuos radiactivos.

La gestión de los residuos radiactivos en España, incluidos el combustible gastado y el desmantelamiento y clausura de las instalaciones nucleares y radiactivas, corresponde a la Empresa Nacional de Residuos Radiactivos, S.A. (Enresa).

El Consejo de Seguridad Nuclear, ejerce la vigilancia y control de los residuos radiactivos generados en las instalaciones nucleares y radiactivas cubriendo las etapas de producción, acondicionamiento, transporte y almacenamiento de los mismos y de las actividades realizadas por las empresas o entidades que participan en cada una de estas etapas.
El objetivo de estos controles es garantizar que los residuos radiactivos no se dispersarán en el medio ambiente, de forma que la radiactivdad que contengan pueda suponer un riesgo para la población.

Origen de los residuos radiactivos

Minería y tratamiento del mineral de uranio: estas actividades producen grandes volúmenes de residuos, con un porcentaje de uranio residual de entre el 0,1 y el 0,2%, que se acumulan en eras o diques, de los cuales emana el gas noble radiactivo radón 222, y en algunos casos, radón 220 (torón).

Enriquecimiento y fabricación del combustible: el uranio natural extraído en las minas, cuyo contenido en U 235 es del 0,7205% puede utilizarse directamente en algunos tipos de reactores. Para los reactores de agua a presión o en ebullición, tales como los que están actualmente en funcionamiento en España, se utiliza uranio enriquecido en U 235 entre el 3 y el 3,5%.
Durante el proceso de enriquecimiento y fabricación del combustible se generan pequeñas cantidades de residuos sólidos y líquidos ligeramente contaminados con uranio, ya que la gran mayoría del uranio se recupera. Los efluentes gaseosos se filtran antes de su vertido al medio ambiente.

Operación de los reactores para producción de energía eléctrica: la operación de las centrales nucleares da lugar a la generación de residuos sólidos o solidificados de bajo y medio nivel de actividad que contienen, fundamentalmente, productos de activación y fisión.
Se producen residuos en la depuración del agua de los sistemas de refrigeración del reactor y de la piscina de combustible irradiado y en la descontaminación de equipos. Entre estos residuos se encuentran resinas, filtros, materiales metálicos, papel, ropas, etc. En general, estos residuos se tratan para reducir el volumen y se acondicionan para su transporte y almacenamiento.
Los efluente líquidos y gaseosos generados en la operación de estos reactores, tras un proceso de tratamiento, medida y control, se vierten al medio ambiente respetando las limitaciones establecidas.

Combustible irradiado: la mayoría de los reactores nucleares de producción de energía eléctrica utilizan como combustible uranio ligeramente enriquecido en U-235. Cuando este combustible se descarga del reactor contiene alrededor de:
- 0,8% de U 235 sin quemar,
- 94,3% de U 238
- 4,9% de productos de fisión e isótopos radiactivos formados en el reactor, entre los que se incluyen alrededor de un 1% de una mezcla de diferentes isótopos del plutonio.
El combustible irradiado general calor como consecuencia del proceso de desintegración de los isótopos radiactivos que contiene; esta generación de calor continúa aún después de haber sido descargado del núcleo del reactor.
Este combustible, si no va a ser sometido a reelaboración, constituye un residuo de alta actividad que debe ser previamente "enfriado" antes de proceder a su acondicionamiento.

Medicina e industria: los materiales radiactivos se usan en medicina, industria, agricultura e investigación. Los residuos radiactivos que se generan en las instalaciones médicas y hospitalarias, debido al uso de isótopos radiactivos para el diagnóstico y el tratamiento de enfermedades, son fundamentalmente materiales contaminados por haber estado en contacto con esas sustancias (algodones, guantes, viales, jeringuillas, etc.).
En procesos industriales, está especialmente extendido el uso de fuentes encapsuladas para obtener medidas de nivel, humedad, densidad o espesor. Cuando decae su nivel de actividad, deben ser retiradas considerándose residuos radiactivos.
Todos los residuos radiactivos que se generan, tanto en las aplicaciones médicas como en las industriales, son residuos de baja y media actividad.




Desmantelamiento de instalaciones: las centrales nucleares, los reactores de investigación y otros tipos de instalaciones o laboratorios han de someterse a un proceso de desmantelamiento Al acabar su vida útil, lo que permite recuperar el emplazamiento para otros fines.

Este desmantelamiento general volúmenes importantes de residuos radiactivos, fundamentalmente de baja actividad, con una pequeña proporción de residuos de media actividad.

Los residuos producidos durante el desmantelamiento pueden ser sometidos a procesos de tratamiento, concentración, acondicionamiento y almacenamiento del mismo tipo que los empleados para residuos de similares características procedentes de otras etapas del ciclo.

Casos especiales y residuos radiactivos mixtos: algunos tipos de residuos no encajan bien en las categorías anteriores y deben recibir un tratamiento singularizado. Son los residuos radiactivos mixtos (RMW), como por ejemplo los que contienen disolventes orgánicos, o los residuos inadecuadamente acondicionados en el pasado y que necesitan acciones correctoras, o los que podrían resultar como consecuencia de accidentes en alguna instalación.



Tipificación de los residuos radiactivos

Los residuos radiactivos pueden clasificarse de muy diferentes manera: en función de su origen, por su forma (líquida, sólida o gaseosa), por sus niveles de radiactividad, por la larga/corta vida de los isótopos radiactivos que contienen, por la intensidad de las radiaciones penetrantes que emiten, por sus requerimientos de almacenamiento o por su radiotoxicidad.

Cada país puede aplicar diferente criterio de tipificación; pero hay dos criterios que tienen una importancia primordial: la vida media radiactiva de los isótopos que contienen y la actividad de tales isótopos.
La consideración de la vida media de los isótopos da lugar a la clasificación de los residuos en dos categorías: vida larga y vida corta. Tal clasificación es coherente con el destino final de los mismos, ya que los residuos de larga vida requieren un aislamiento que garantice, a muy largo plazo, que no se dispersarán en la biosfera, lo que suele denominarse "almacenamiento geológico". Los residuos de corta vida no requieren un aislamiento tan prolongado, por lo que los requisitos del almacenamiento tienen otras características.

La clasificación por nivel de radiactividad da lugar a una clasificación en residuos de baja, media y alta actividad. Los residuos de baja y media actividad tienen actividad moderada. No generan calor; contienen básicamente isótopos con un periodo de semidesintegración inferior a los 30 años, y su contenido en emisores alfa debe ser muy bajo. Dentro de estos residuos, se incluyen los residuos de muy baja actividad, que por sus características físico químicas no requieren ser almacenados en celdas de hormigón. Los residuos de alta actividad tienen contenidos apreciables de isótopos cuyo periodo de semidesintegración es superior a 30 años, y tienen una elevada actividad pudiendo, incluso, desprender calor.





En España el volumen total `previsto de residuos radiactivos que se gestiona de baja y media actividad es de 176.300 m3 y de alta actividad 12.800 m3.

El Congreso de los Diputados instó al Gobierno, en el año 2002, a poner en marcha las actuaciones para que España pudiera contar con capacidad para almacenamiento de residuos de muy baja actividad, lo que significa soluciones técnicas de almacenamiento seguras, pero de mayor sencillez y más económicas que las utilizadas actualmente para residuos de baja y media actividad.

Uno de los grupos de radisótopos más importante a la hora de considerar si los residuos han de ser calificados como de alta radiotoxicidad son los emisores de partículas alfa.

No es fácil lograr el consenso total entre los diferentes países con respecto a la clasificación más adecuada para los residuos radiactivos. No obstante, el establecimiento de una clasificación, cualquiera que sea, tiene una gran importancia, ya que la tipificación de los residuos determina la opción a utilizar para su almacenamiento definitivo.

Almacenamiento

Baja y media actividad

Antes del almacenamiento de los residuos radiactivos, éstos deben ser acondicionados debidamente en función de sus características físicas, químicas y radiológicas.
España dispone de las instalaciones de El Cabril, en la provincia de Córdoba, que tiene como objetivo fundamental el almacenamiento definitivo de este tipo de residuos en forma sólida.
Esta instalación cubrirá las necesidades de almacenamiento de nuestro país en las próximas décadas.






El combustible gastado, una vez extraído del reactor nuclear, debe ser almacenado en agua, Tras unos años de enfriamiento se puede optar por:
- Ciclo cerrado: el combustible gastado se "recicla" (reprocesado), recuperándose el uranio y el plutonio que aún contiene para fabricar combustible nuevo. Los residuos resultantes se gestionarán como residuos de alta actividad.
- Ciclo cerrado avanzado: se extraen del combustible gastado los isótopos radiactivos de vida larga y se transmutan (transforman) en otros de vida corta, o incluso no radiactivos. El proceso (una vez esté disponible a escala industrial) generará una menor cantidad y toxicidad de residuos de alta actividad.
- Ciclo abierto: el combustible gastado permanece almacenado temporalmente en las piscinas de las centrales nucleares, o en otros sistemas de almacenamiento temporal, en espera de su gestión final.

Tipos de almacenamiento:

- Almacén temporal individualizado: es un sistema de almacenamiento del combustible gastado ubicado en la propia central que lo haya producido. En la actualidad España cuenta con dos sistemas de almacenamiento temporal individualizado, el de la central nuclear de Trillo y el de la central José Cabrera. Ambos sistemas se basan en contenedores.
- Almacén temporal centralizado: es básicamente un sistema de almacenamiento diseñado para albergar el combustible gastado y los residuos de alta actividad de todas o varias centrales nucleares de un mismo país.
- Almacén geológico profundo: es una instalación que sirve para almacenar residuos radiactivos de alta actividad, dentro de formaciones geológicas estables. Los países que más han avanzado en esta línea son Finlandia y Estados Unidos, que cuentan con un emplazamiento en fase de caracterización. Países como Francia y Suecia tienen programas desarrollados pero sin emplazamiento elegido.





 
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