Los objetivos principales en la gestión y eliminación de residuos radiactivos son proteger a las personas y al medio ambiente. Esto significa aislar o diluir los desechos para que la velocidad o concentración de cualquier radionúclido ( átomos con núcleos inestables que se descomponen emitiendo radiación ionizante que puede ser perjudicial para la vida y el medio ambiente ) sea inofensivo. Para lograr esto, prácticamente todos los desechos están contenidos y gestionados, y algunos claramente necesitan un entierro profundo y permanente. A partir de la generación de energía nuclear, a diferencia de todas las otras formas de generación de electricidad térmica, todos los desechos están regulados, ninguno puede causar contaminación nociva.
Los desechos radiactivos generalmente comprenden una serie de radionucleidos: estos isótopos emiten diferentes tipos y niveles de radiación, que duran diferentes períodos de tiempo. Los tres tipos principales de radiación ionizante son: partículas alfa, partículas beta y rayos gamma.
la radiación alfa es detenida por el papel
la radiación beta es detenida por unos pocos mm de aluminio pero no por papel
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La radiación gamma es detenida por unos pocos centímetros de plomo, pero no por aluminio o papel.
Los desechos nucleares se dividen en cuatro categorías.
Los desechos exentos y los desechos de muy bajo nivel contienen materiales radiactivos a un nivel que no se considera perjudicial para las personas o el medio ambiente circundante. Se compone principalmente de material demolido (como hormigón, yeso, ladrillos, metal, válvulas, tuberías, etc.) producido durante las operaciones de rehabilitación o desmantelamiento en sitios industriales nucleares. Por lo tanto, los residuos se eliminan con la basura doméstica y se incineran, aunque países como Francia actualmente están desarrollando instalaciones para almacenar estos residuos en instalaciones de eliminación específicamente diseñadas.
Los desechos nucleares, incluso los hospitales y la industria, generan desechos de bajo nivel : comprenden papel, trapos, herramientas, ropa, filtros, indumentaria, guantes, etc., todos los cuales contienen pequeñas cantidades de radiactividad de corta duración. No requiere blindaje especial durante la manipulación y el transporte y es adecuado para enterramientos en terrenos poco profundos. Para reducir su volumen, a menudo se compacta o incinera antes de su eliminación. Se estima que los desechos de bajo nivel comprenden aproximadamente el 90% del volumen de desechos nucleares, pero solo el 1% de la radiactividad de todos los desechos radiactivos. La quema de desechos radiactivos se realiza en gran parte a través de incineradores operados comercialmente desarrollados especialmente para este propósito, aunque ciertos Las empresas tienen los medios para hacerlo por su cuenta. La incineración es común con los desechos de bajo nivel, ya que este material generalmente consiste en ropa u otros artículos comunes que simplemente han sido contaminados y son combustibles.
Los desechos de nivel intermedio contienen niveles más altos de radiactividad y algunos pueden requerir blindaje especial. Típicamente comprende resinas, lodos químicos y revestimientos metálicos de combustible, así como materiales muy contaminados por el desmantelamiento del reactor. Los artículos más pequeños y los no sólidos generalmente se solidifican en concreto o betún para su eliminación. Constituye alrededor del 7% del volumen y tiene el 4% de la radiactividad de todos los residuos radiactivos. Por definición, su desintegración radiactiva genera calor de menos de aproximadamente 2 kW / m³, por lo que no es necesario tener en cuenta el calentamiento en el diseño de las instalaciones de almacenamiento o eliminación. Por lo general, el almacenamiento solo se realiza con desechos radiactivos que tienen una vida media más corta.
Los desechos de alto nivel surgen del uso de uranio como combustible en un reactor nuclear. Contiene los productos de fisión y elementos transuránicos ( elementos químicos con números atómicos superiores a 92) generados en el núcleo del reactor. Es altamente radiactivo y caliente debido al calor de descomposición, por lo que requiere enfriamiento y protección especial. Tiene una potencia térmica superior a aproximadamente 2 kW / m³ y puede considerarse como la ‘ceniza’ del uranio ‘quemado’. Esto representa más del 95% de la radiactividad total producida en el proceso de generación de electricidad. Hay dos tipos distintos de desechos de alto nivel:
(1) Las barras de combustible de uranio deben reemplazarse después de estar en el núcleo durante seis años, por lo que cada dos años se reemplaza un tercio del combustible y los otros dos tercios se mueven para lograr una reacción nuclear uniforme. Un reactor nuclear típico utiliza alrededor de 150 toneladas de barras de combustible. Entre 2010 y 2030, se espera que se generen alrededor de 400,000 toneladas de combustible usado en todo el mundo.
(2) Residuos separados del reprocesamiento del combustible usado.
Los desechos de alto nivel tienen componentes tanto de larga duración como de corta duración, dependiendo del tiempo que tarde la radiactividad de determinados radionucleidos en disminuir a niveles que no se consideran peligrosos para las personas y el medio ambiente circundante. Si los productos de fisión generalmente de corta duración se pueden separar de los actínidos de larga duración (números atómicos 89 a 103) , esta distinción se vuelve importante en el manejo y la eliminación.
Los desechos de alto nivel son un foco importante de atención en la generación de energía nuclear, y se gestionan en consecuencia. La mayoría de los isótopos radiactivos en los desechos de alto nivel emiten grandes cantidades de radiación y tienen vidas medias extremadamente largas (algunas de más de 100,000 años) creando largos períodos de tiempo antes de que los desechos se depositen en niveles seguros de radiactividad. La gestión de residuos de alto nivel en el contexto indio abarca las siguientes tres etapas:
(a) Inmovilización de residuos líquidos de alto nivel en vidrios de borosilicato vitrificados
(b) Almacenamiento provisional diseñado de los desechos vitrificados para enfriamiento pasivo y vigilancia durante un período de tiempo, calificándolo para su disposición final. Los componentes de vida media corta que no se pueden almacenar están enterrados en un lugar especialmente diseñado cerca del molino. A menudo, esto incluye crear un montón de desechos, cubriéndolo con un material no permeable como la arcilla. La pila suele estar reforzada por una mezcla de rocas y tierra para que no se erosione.
(c) Almacenamiento / disposición final de los residuos vitrificados en un depósito geológico profundo. Si bien los entierros poco profundos se pueden hacer con desechos de bajo nivel, la forma más común de desecho de desechos de alto nivel es en fosas profundas. Muchos países con recursos naturales siguen este procedimiento de eliminación geológica, que consiste en enterrar el material en las profundidades de la tierra. A menudo, los laboratorios subterráneos se construyen para controlar el uso y el almacenamiento de los materiales. Sin embargo, a partir de ahora, no existe un gobierno que tenga una instalación para este tipo de eliminación, aunque se está creando uno en Finlandia.
(d) En todos los sitios de reactores nucleares, una forma común de almacenar material radiactivo es en el agua. Casi todos estos sitios tienen un estanque o piscina especial construida, que es un lugar donde pueden almacenar el combustible usado.
Según las estadísticas disponibles, cada año, las instalaciones de generación de energía nuclear en todo el mundo producen alrededor de 200,000 m³ de desechos de nivel bajo e intermedio, y alrededor de 10,000 m³ o 12,000 toneladas de desechos de alto nivel, incluido el combustible usado designado como desecho.
Aparentemente no hay formas “más seguras” de eliminación de desechos nucleares.
Lectura adicional: ¿Qué son los métodos de eliminación de desechos nucleares?