La gestión de Residuos Radioactivos

Desde sus orígenes, el hombre está rodeado en su medio ambiente por fuentes de radiactividad natural cuyos efectos son muy difíciles de evaluar. Además, gracias a su evolución tecnológica, la humanidad aprovecha desde hace unas décadas los efectos benéficos de fuentes de radiactividad artificial tanto para la generación de energía en centrales nucleares como para aplicaciones médicas, industriales y de investigación.

Basándose en la filosofía de protección radiológica del hombre y su medio ambiente, esencialmente humanística, es posible limitar tanto como la sociedad lo decida, los efectos perjudiciales que pudieran generarse en esta actividad. En particular la gestión de los residuos radiactivos, que es la última etapa de la actividad nuclear, también tiene como marco de referencia los principios de protección radiológica.

En razón de ello su objetivo es procesar los residuos radiactivos de forma que su manipulación, transporte, almacenamiento y disposición final en repositorios, no impliquen riesgos innecesarios pare esta generación y las futuras.

El riesgo que implica la exposición a las fuentes de radiactividad natural es casi siete veces mayor que el debido a las fuentes de radiactividad artificial cuyos efectos benéficos son aprovechados por la humanidad en la generación de energía en centrales nucleares, en aplicaciones médicas, industriales y de investigación.

En la producción de energía se emplea el uranio, producto radiactivo natural, como combustible nuclear. Bombardeado por neutrones y mediante el fenómeno de fisión se libera energía, generándose además productos radiactivos artificiales de alto nivel de radiactividad, que quedan atrapados en las vainas de los elementos combustibles hasta su reprocesamiento o gestión como residuos radiactivos.

En las instalaciones nucleares se producen también otras fuentes radiactivas con fines médicos, industriales y de investigación. En medicina dichas fuentes se utilizan para diagnóstico y tratamiento y en la industria con fines de medición y control, como en el radiografiado de piezas metálicas, en la determinación de niveles de líquidos, etc.

Estas son sólo algunas de las múltiples aplicaciones que a través de la tecnología nuclear brinda beneficios al hombre y a la comunidad.

Como en cualquier actividad humana, en la nuclear se generan desechos de distinto tipo que se diferencian de los convencionales por la calidad y cantidad de material radiactivo que contienen. Podemos definir al residuo radiactivo como todo material radiactivo, combinado o no con material no radiactivo, para el cual no se prevén usos posteriores y cuya naturaleza y nivel de radiactividad son tales que su inmediata dispersión en la biosfera no cumpliría requisitos de seguridad. A grandes rasgos podemos clasificarlos en dos grandes clases.

Los residuos de baja y media actividad y período corto: son aquéllos que contienen material radiactivo con períodos de semidesintegración relativamente corto (menores de 30 años) y con una radiactividad baja o media.

Estas características hacen que el máximo tiempo que deba asegurarse el control de su liberación al medio ambiente sea de unos 50 o 60 años para los residuos de baja actividad y de unos 300 años para los de media actividad, que corresponde a 10 períodos de semidesintegración, lapso compatible con la experiencia humana y su historia.

Los residuos de alta actividad y período largo son los que contienen material radiactivo con períodos de semidesintegración mayores a 30 años y que superan en algunos casos los miles de años. Ello obliga a asegurar el control de su dispersión en el medio ambiente durante centenas de miles de años, lo que constituye un gran desafío tecnológico.

Disminución del nivel de radiactividad de los residuos de baja y media actividad con el tiempo de decaimiento

La mayor cantidad de residuos radiactivos se produce en las distintas etapas del ciclo del combustible nuclear, siendo la mayor proporción en volumen, de casi un 90%, la correspondiente a los de baja y media actividad. En general se trata de los provenientes de la operación de centrales nucleares, como vestimenta, papeles, material descartable, etc.

Los residuos de alta actividad constituyen un volumen muchísimo menor pero concentran el mayor porcentaje de la radiactividad total. Son los residuos resultantes del reprocesamiento de los combustibles nucleares y desmantelamiento de reactores e instalaciones nucleares.

Origen de los residuos radiactivos: la mayor cantidad de los residuos radiactivos se produce en las distintas etapas del ciclo del combustible nuclear (líneas negras), siendo la mayor proporción en volumen, de casi un 90%, la correspondiente a los de baja y media actividad.

Si los períodos de semidesintegración de los radioisótopos que contiene el residuo son del orden de algunas semanas, como ocurre habitualmente en las aplicaciones médicas, estos radioisótopos en pocas semanas o meses habrán decaído a niveles inofensivos desde el punto de vista radiológico y podrán ser tratados como residuos convencionales. Esta es la forma más sencilla de gestión de residuos radiactivos.

Cuando los períodos de semidesintegración son más largos debe aplicarse una serie de operaciones para su aislamiento hasta que pueda permitirse su liberación al medio ambiente sin que impliquen un riesgo innecesario. Esta serie de operaciones a que son sometidos constituye su gestión.

La finalidad de la gestión de los residuos radiactivos es prevenir la liberación de cantidades inaceptables de radioisótopos de los residuos al medio ambiente durante la manipulación, almacenamiento intermedio, transporte y disposición final.

El principal objetivo de los programas de gestión de residuos radiactivos es proteger a esta generación y a las futuras de escapes innecesarios y potencialmente riesgosos de residuos radiactivos y sus efluentes al medio ambiente.

Los pasos a seguir en la gestión de los residuos radiactivos son: (a) Recolección y clasificación; (b) Acondicionamiento y (c) Disposición final en un repositorio, a los que se deben agregar transporte, almacenamientos intermedios entre las distintas etapas, estudios de caracterización, etc.

Recolección

El primer paso de la gestión de los residuos radiactivos es generalmente la recolección de los mismos en los centros de producción (residuos líquidos en tanques, bidones o botellas, residuos sólidos en bolsas plásticas, tambores, etc.).

Acondicionamiento

Después de su recolección los residuos son clasificados y acondicionados para su disposición final en repositorios adecuados mediante distintos tratamientos que los llevan a una forma que asegure que se cumplan los objetivos de la gestión.

Dado que los residuos se presentan en distintas formas físicas, líquidos, sólidos y gaseosos, los tratamientos aplicados son variados. Se elige una combinación de métodos que reduzcan su volumen y los transformen en productos sólidos, difícilmente dispersables, resistentes al calor, los agentes mecánicos, la radiación y la lixiviación durante el tiempo que se deba impedir su dispersión.

Los residuos generalmente se concentran por evaporación, precipitación química o pasaje por resinas de intercambio iónico y posteriormente se inmovilizan por inclusión en cemento, asfalto o plásticos. Los residuos sólidos pueden ser compactados, triturados o incinerados y luego inmovilizados.

En el caso de los residuos de períodos largos (mayores de 30 años) y alta actividad, la forma de inmovilización debe asegurar una estabilidad a muy largo plazo, por lo que distintos países han elegido la vitrificación como el método más adecuado pare ese fin.

En resumen, el acondicionamiento los lleva a una forma adecuada para su disposición final en repositorios construidos con ese fin y que constituyen la última barrera que se le opone a los residuos, ya tratados, para impedir su dispersión incontrolada a la biosfera.

Equipo de incineración e inclusión en asfalto de la planta de tratamiento de residuos sólidos de baja actividad que la CNEA posee en el Centro Atómico Ezeiza

Disposición final

Existen diversas opciones para la disposición final de los residuos radiactivos en instalaciones construidas para ese fin. El tipo y ubicación de dichas instalaciones o repositorios depende de diferentes razones, pero fundamentalmente del tipo de residuos que en ellos se dispongan, ya que, como vimos, eso definirá el tiempo de deba asegurarse la efectividad de dicha “barrera física” para “controlar” el pasaje de material radiactivo al medio ambiente.

Por supuesto en dicha elección influirán también condiciones locales y políticas nacionales por citar los factores más importantes.

Almacenamiento a poca profundidad para residuos de baja y media actividad.

Almacenamiento en formación geológica profunda para residuos de alta actividad.

Si se trata de residuos de baja y media actividad las opciones más utilizadas a nivel internacional son los repositorios monolíticos enterrados a baja profundidad en terrenos arcillosos que constituyen una barrera geológica complementaria; aquellos ubicados en cavidades rocosas o las instalaciones en minas de sal

En el caso de los residuos de alta actividad la opción más estudiada son los repositorios subterráneos profundos en formaciones geológicas de tipo granítico o sedimentario, lo que asegura una estabilidad a muy largo plazo, del orden de los centenares de miles de años. En varios países se encuentra adelantado el estudio de emplazamiento y de la ingeniería de este tipo de repositorios pero todavía no hay ninguno en operación.

Modelo de repositorio para la disposición final de residuos radiactivos de media y baja actividad.

CNEA
Redacción: Lic. Diana Clein
Dibujos: Carlos Robbio