Los desechos radiactivos de alto nivel son principalmente combustible de uranio que se ha utilizado en un reactor de energía nuclear y se “gasta”, o ya no es eficiente en la producción de electricidad. El combustible gastado es térmicamente caliente y altamente radiactivo y requiere manejo y protección remotos. El combustible del reactor nuclear contiene gránulos de cerámica de uranio 235 dentro de varillas metálicas. Antes de usar estas barras de combustible, solo son ligeramente radiactivas y se pueden manipular sin blindaje especial.
Durante el proceso de fisión, suceden dos cosas al uranio en el combustible. Primero, los átomos de uranio se dividen, creando energía que se usa para producir electricidad. La fisión crea isótopos radiactivos de elementos más ligeros como el cesio 137 y el estroncio 90. Estos isótopos, llamados “productos de fisión”, representan la mayor parte del calor y la radiación penetrante en los desechos de alto nivel. En segundo lugar, algunos átomos de uranio capturan neutrones producidos durante la fisión. Estos átomos forman elementos más pesados como el plutonio. Estos elementos más pesados que el uranio, o “transuránico”, no producen casi la cantidad de calor o radiación penetrante que producen los productos de fisión, pero tardan mucho más en descomponerse. Los desechos transuránicos, a veces llamados TRU, representan la mayor parte del peligro radiactivo que queda en los desechos de alto nivel después de 1,000 años.
Los isótopos radiactivos eventualmente se descomponen o se desintegran en materiales inofensivos. Algunos isótopos se descomponen en horas o incluso minutos, pero otros se descomponen muy lentamente. El estroncio 90 y el cesio 137 tienen vidas medias de aproximadamente 30 años (la mitad de la radioactividad decaerá en 30 años). El plutonio-239 tiene una vida media de 24,000 años.
Los desechos de alto nivel son peligrosos porque producen dosis fatales de radiación durante períodos cortos de exposición directa. Por ejemplo, 10 años después de la extracción de un reactor, la tasa de dosis de superficie para un conjunto de combustible gastado típico excede los 10,000 rem / hora, mucho mayor que la dosis fatal para todo el cuerpo para humanos de aproximadamente 500 rem recibida de una vez. Si los isótopos de estos desechos de alto nivel entran en las aguas subterráneas o ríos, pueden ingresar en las cadenas alimentarias. La dosis producida a través de esta exposición indirecta sería mucho menor que una dosis de exposición directa, pero una población mucho mayor podría estar expuesta. Ver https://www.nrc.gov/reading-rm/d…
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A nivel mundial, se han producido alrededor de 400,000 toneladas de desechos nucleares de alto nivel por la operación de más de 400 plantas de energía nuclear. Ver https://www.iaea.org/About/Polic….
Es difícil estimar los costos de la eliminación de desechos de alto nivel ya que las preocupaciones políticas han impedido la implementación de varias estrategias de eliminación diferentes en los Estados Unidos y en el extranjero. Ver Publicaciones de la NEA: BREVE NÚMERO 3