SECCIONS
- Desmantellament de centrals nuclears a Espanya
- Nivells del procés de desmantellament
- Aspectes legals
- Procés de gestió de residus en el desmantellament
- Filosofia de desmantellament
DESMANTELLAMENT DE CENTRALS NUCLEARS A ESPANYA
En un temps prudentment curt, Espanya haurà d’abordar el desmantellament del parc nuclear tal com el coneixem ara. Actualment a Espanya hi ha actives cinc centrals nuclears; Ascó (I i II), Almaraz (I i II), Cofrents, Vandellòs (II) i Trillo.
El procés de desmantellament s’està realitzant, en diferents fases, a les centrals de José Cabrera (Zorita), Vandellòs (I), Santa Maria de Garonya.
L’any 2021 està previst l’inici del desmantellament de la CN Almaraz I, el 2023 la CN Almaraz II i la CN Ascó I, el 2024 la CN Cofrents, el 2025 la CN Ascó II, la CN Vandellòs II el 2027 i tancaria el cicle la CN Trillo el 2028.
Aquest procés de desmantellament implica una sèrie d’operacions industrials especialitzades i al mateix temps una oportunitat de negoci per a empreses especialitzades en el tractament de residus industrials.
Cal tenir en compte que independentment dels residus i instal·lacions que tinguin una càrrega radioactiva elevada (residus d’alta activitat i elements activats), hi haurà una altra part amb elements aptes per entrar en circuits industrials com l’àcid bòric dels sistemes auxiliars.
Un problema derivat de la caracterització radiològica de materials candidats a la desclassificació és la dificultat de mesurar concentracions de radionúclids per a nivells d’activitat molt baixos, fet que està obligant a desenvolupar sistemes de mesures extremadament sensibles. A Espanya l’emissor de la llicència de desmantellament és el Ministeri d’Indústria previ informe favorable del CSN i del Ministeri de Medi Ambient sent l’autoritat del procés de desmantellament ENRESA.
El tipus d’estratègia de desmantellament té influència en el volum de residus generats i en el tipus de residus generats, així com en el moment en què aquests han de ser gestionats.
Deixant de banda, per la seva especificitat i importància, el residu d’alta activitat procedent bàsicament del combustible esgotat, es poden considerar els següents nivells de clausura:
Nivell 1: Volum de residus poc significatiu.
Nivell 2: Gran volum de residus de Mitjana i Baixa activitat.
Nivell 3: Gran volum de residus de Mitjana/Baixa i Alta activitat procedent del material activat pel funcionament del reactor així com blindatges biològics.
NIVELLS DEL PROCÉS DE DESMANTELLAMENT
El procés de desmantellament d’una central nuclear que ha finalitzat el seu cicle de vida operacional es divideix de forma genèrica en tres etapes:
Nivell 1
Procés de clausura sota vigilància de la instal·lació, descarregat el combustible i evacuats de la central el combustible i els residus radioactius d’operació (mothballing en terme anglosaxó).
Es procedeix a la retirada dels elements combustibles irradiats, barres de control i efluents líquids activats. Es manté la barrera física del circuit primari com a element de protecció. Les parts amb el nivell més elevat de radiació es troben a la zona del nucli del reactor.
Es manté aquest edifici sota control de protecció radiològica, i el procés d’accés es realitza sota control de dosimetria.
La Descàrrega del combustible constitueix la primera activitat a realitzar un cop parada definitivament la Central. Tot i que en realitat no és una activitat de desmantellament, condiciona sovint aquest, en funció de l’existència o no d’instal·lacions de reelaboració de combustible, o d’emmagatzematge.
En cas que no existeixin aquestes instal·lacions, pot requerir-se l’emmagatzematge a les piscines de la central o en una altra instal·lació creada a tal efecte (magatzems individualitzats), fet que pot condicionar en gran manera el desmantellament. Es procedeix al segellat de vàlvules, punts de connexió, juntes, etc.
Un dels elements fonamentals en aquesta etapa 1, és la realització d’un inventari radioactiu. El coneixement de l’inventari quantitatiu i del tipus de radionúclids existents a la instal·lació en el moment de la parada és fonamental per planificar l’execució del desmantellament, en aspectes com:
- Classificació radiològica dels materials procedents del desmantellament. .-Determinació de factors de descontaminació.
- Estimacions de residus que es generaran.
- Estimacions de dosis que poden rebre els treballadors.
- Necessitats de blindatges, etc.
L’inventari radioactiu de la planta un cop retirat el combustible es divideix en dues categories:
- Radioactivitat deguda a l’activació neutrònica en els elements del reactor.
- Contaminació radioactiva dipositada superficialment a l’interior i exterior de sistemes, que han estat en contacte amb fluids radioactius d’alta activitat.
Els principals productes de fissió de llarga vida són: (Cs-137 i Sr-90). El (Co-60, Fe-55, Ni-59, Ni-63), són els principals constituents de productes de corrosió activats. Al formigó, els radioisòtops més importants són l’Eu-152 i Eu-154 (vida mitjana de 13 i 8,8 anys).
El C-14 és un radioisòtop de vida llarga (període de 5.700 anys), però la radiació beta que emet és de baixa energia per la qual cosa no constitueix un risc d’irradiació, tot i que s’ha de tenir en compte per a l’emmagatzematge de residus.
Els estudis disponibles indiquen que l’activitat residual total deguda a l’activació de components i estructures del reactor és molt més elevada que la contaminació dipositada als sistemes, equips i edificis exteriors al reactor.
La primera magnitud pot assolir un valor de 2.10¹⁷ Bq per a una central d’aigua lleugera de 1.100 MWe, immediatament després de la parada, mentre que la contaminació superficial pot oscil·lar entre 10¹¹ i 10¹⁴ Bq.
El risc d’irradiació per radiació ɣ i la contaminació corporal per incorporació de radionúclids a l’organisme serà una de les principals preocupacions.
En aquest procés cal tenir en compte la vida mitjana dels diferents isòtops per entendre que en determinats casos (isòtops de vida mitjana), aquests elements deixaran de ser un problema radiològic.
Per exemple, l’activitat del Co-60 es redueix a una mil·lèsima part en 50 anys. Tenint en compte l’energia de la radiació gamma emesa pel Co-60, la presència d’activitats importants d’aquest isòtop, responsable en gran part de les dosis d’exposició, pot limitar de forma important l’accés de persones a determinades zones de la instal·lació i augmentar considerablement el volum de residus generats durant l’operació de desmantellament.
A partir dels 50 anys, l’activitat dels isòtops de llarga vida, com el Ni-63 i Nb-94 comença a predominar, decreixent l’inventari radioactiu, molt lentament, per la qual cosa dilatar més enllà el desmantellament presenta poques avantatges des del punt de vista de la protecció radiològica.
L’etapa 1 es caracteritza per un programa d’inspecció específic.
Nivell 2
Eliminació d’elements radioactius, exteriors al recinte de contenció, així com estructures i elements convencionals, quedant emmagatzemats i segellats al recinte de contenció, els components amb major activitat específica.
L’edifici de contenció pot ser enterrat o no; l’emplaçament queda disponible per ser utilitzat amb restriccions (entombing, en terme anglosaxó).
La barrera física que constitueix el circuit primari es redueix al seu mínim tamany. Es procedeix a retirar de forma paulatina i sota control radiològic les parts més fàcilment desmuntables i es controlen els segellats. Si cal s’interposa una barrera de protecció biològica.
L’edifici de contenció, previ estudi radiològic, pot ser eliminat parcialment i els materials que no presenten activitat poden ser reutilitzats. Es procedeix a descontaminar les zones alliberades. La vigilància disminueix però es procedeix a controls periòdicament programats.
Nivell 3
Desmantellament total i demolició de les estructures, restituint a l’emplaçament l’ús sense restriccions (dismantling, en terme anglosaxó).
Es caracteritza per la retirada dels elements que encara es mantenen a la zona de la central i que respecte el fons radioactiu natural, presenten valors elevats.
Els nivells de radiació presents han d’estar autoritzats. La zona ha de quedar per a ús lliure d’altres activitats industrials.
ASPECTES LEGALS
A nivell legal s’estableixen els límits a partir dels quals es fixa un límit d’activitat per a materials contaminats pels quals els materials contaminats que no tinguin previst un ús posterior no seran considerats com a residus radioactius, i la seva gestió pot ser realitzada d’acord amb la normativa que els sigui d’aplicació.
En referència a la normativa que regula aquesta activitat, el Reial Decret 783/2001, de 6 de juliol, pel qual s’aprova el Reglament sobre protecció sanitària contra les radiacions ionitzants, pel que fa als residus radioactius, estableix les normes sobre el seu emmagatzematge, sobre l’evacuació d’efluents i residus sòlids al medi ambient (només amb autorització expressa), i fixa el règim sancionador per les seves inobservàncies, entre elles les referents a no disposar dels sistemes adequats per a l’emmagatzematge, tractament i, si escau, evacuació d’efluents i residus sòlids o evacuar aquests sense autorització o superant els nivells autoritzats per a l’emissió.
A la Instrucció IS-05, de 26.02.03, del CSN, es defineixen els valors d’exempció per nuclis segons s’estableix a l’annex I del Reial Decret 35/2008 (RINR).
El Reial Decret 1349/2003, de 31 d’octubre, sobre ordenació de les activitats d’ENRESA, i la seva financiació compila en una sola norma tota la legislació que anteriorment hi havia al respecte, derogant total o parcialment la mateixa. Així, torna a establir com a cometuts d’ENRESA, entre altres, els següents:
- Establir sistemes per a la recollida, transferència i transport dels residus radioactius.
- Tractar i condicionar els residus radioactius. Cerca d’emplaçaments, disseny, construcció i operació de les instal·lacions necessàries per a l’emmagatzematge temporal i definitiu dels residus radioactius.
- Gestionar les operacions relatives al desmantellament i clausura de les instal·lacions nuclears i radioactives.
- Finalment, estableix les formes (contractes) de relació entre ENRESA i els titulars de les instal·lacions nuclears i radioactives, i també estableix els mecanismes de finançament d’ENRESA.
Independentment de les referències anteriors, encara que no es tracta d’una norma reglamentària, existeix el “Protocol sobre col·laboració en la vigilància radiològica dels materials metàl·lics”, de novembre de 1999, d’extraordinària importància pel que comporta de regulació d’instal·lacions i activitats potencialment generadores de volums de residus radioactius gens menyspreables en cas d’incidents.
Aquest protocol va acompanyat d’una Resolució de Transferència genèrica a ENRESA dels materials radioactius que es detectin o generin per a la seva gestió com a residus radioactius.
En ella s’estableixen nivells d’exempció per sota dels quals, no és necessària la seva gestió com a residus radioactius i nivells d’investigació per al cas d’incident.
PROCÉS DE GESTIÓ DE RESIDUS EN EL DESMANTELLAMENT
El principi bàsic de gestió consisteix en l’establiment d’uns nivells d’activitat que permetin la classificació dels materials procedents del desmantellament en uns grups o categories ben diferenciades, a cadascun dels quals s’aplicarà un sistema específic de gestió.
Degut a les peculiaritats dels diferents edificis que configuren l’entorn d’una Central Nuclear, es produeix en el procés de desmantellament una gran varietat de materials que poden ser objecte de posterior aprofitament.
El volum dels residus que han de ser tractats i emmagatzemats disminueix a mesura que transcorre el temps des de la fi de l’operació. Per tant, també per l’interès en la reducció del volum de residus radioactius generats, pot convenir endarrerir determinades etapes de desmantellament.
Tipologia dels materials
Atentent a criteris de protecció radiològica els materials que s’originen en un procés de desmantellament, es divideixen en diferents nivells d’activitat.
Els nivells d’activitat (que han de ser autoritzats per l’Organisme Regulador) permeten la catalogació dels materials en els següents grups:
Materials convencionals, aquells la seva activitat és menor que el llindar autoritzat.
- Materials metàl·lics d’equips i estructures objecte de desmantellament. – Formigons i runes de zones contaminades.
- Cables elèctrics, conduccions metàl·liques, canonades metàl·liques.
- Altres equips de desmantellament de materials diversos.
- Residus derivats dels treballs de desmantellament (residus secundaris), com: Residus tecnològics produïts pels equips d’intervenció.
Materials feblement contaminats susceptibles de desclassificació.
En primer lloc es determina l’activitat dels diferents elements i es procedeix a la seva caracterització i segregació. En cas que sigui necessari es procedeix a la seva descontaminació.
Un cop realitzat el procés, es procedeix a determinar el nou valor d’activitat i la seva comparació amb el valor llindar. Si els valors són d’acord amb les prescripcions radiològiques, es desclassifiquen i es gestiona el residu per mètodes convencionals (lliure ús o destinacions autoritzades).
Residus radioactius constituïts per la resta de materials contaminats.
Els residus radioactius seran sotmesos a processos de caracterització radiològica i caracterització física i química. Un cop caracteritzats com a residus d’alta, baixa o mitjana activitat es procedirà a la seva segregació i tractament específic.
Els residus sòlids resultants del tractament d’efluents líquids i gasosos originats per les operacions de desmantellament i descontaminació, seran caracteritzats i es procedirà a la seva inertització o localització en un emplaçament individualitzat.
Els residus radioactius, seran sotmesos als processos de: caracterització radiològica, segregació i emmagatzematge (temporal), tractament i condicionament segons la seva naturalesa i d’acord amb els requeriments d’acceptació del Centre de Transport i evacuació al Centre d’Emmagatzematge.
Els efluents radioactius (líquids i gasosos) que es generin durant el desmantellament seran sotmesos a diversos tractaments segons la seva naturalesa (filtració, intercanvi iònic, etc.), previ al seu abocament controlat, sent d’aplicació els límits i controls autoritzats per a cada Instal·lació.
La Taula a continuació dóna exemples d’estimacions del volum de residus de Baixa i Mitjana activitat generats per a diversos tipus de reactors tant en operacions de desmantellament com durant l’operació.
| Alemanya | Suècia | EUA | |
| Potència Reactor PWR | 1.200 MWe | 900 MWe | 1.000 MWe |
| Residus Operacionals (m3) | 40.000 | 6.300 | 21.700 |
| Desmantellament (m3) | 16.300 | 7.000 | 15.200 |
| Total (m3) | 56.300 | 13.300 | 36.900 |
( Font: OECD Nuclear Energy Agency Report- París 1986)
Es pot estimar que del total de ferralla metàl·lica resultant d’un desmantellament (Nivell 3) d’una central de 1.000 MWe, el 50% és potencialment reutilitzable.
Així mateix, de les 180.000 t de formigó que resultaria, unes 13.500 t estarien potencialment contaminades i 4.700 t potencialment activades.
FILOSOFIA DE DESMANTELLAMENT
Actualment existeixen dues filosofies límit de desmantellament entre les quals es poden adoptar diferents termes mitjans.
El desmantellament i clausura d’una central nuclear suposa un cost important per a la societat i genera uns beneficis (alliberament de l’emplaçament i eliminació dels riscos potencials inherents) que són difícilment quantificables, llevat que siguin apreciats com a béns escassos quan es tingui una necessitat imperiosa d’ells.
En primer lloc existeix la filosofia que s’aplica al Regne Unit.
Al Regne Unit el procés de desmantellament comença pel nivell 1 de clausura amb una durada de 30 anys, passats els quals començarà el Nivell 2 i com a resultat les estructures remanents de la central seran “enterrades” restant així 100 anys de latència, per a dur a terme un desmantellament de Nivell 3, uns 130 anys després de la parada de la central.
Aquesta forma de tractar el problema dilata en el temps el problema i disminueix la càrrega radiològica que els operadors pateixen durant el procés de desmantellament, utilitzant la propietat del decaïment radioactiu.
S’utilitzaran tècniques pràcticament manuals. Les provisions econòmiques de data de la parada seran petites si es manté una taxa d’interès real positiva.
Com a inconvenients, es pot deduir ràpidament que s’hipoteca l’emplaçament durant molt de temps, que la gestió i emmagatzematge definitiu de residus és inexistent i que els riscos inherents a la instal·lació, encara que petits, romandran al llarg del temps de latència, així com el seu potencial impacte ambiental.
L’altra filosofia de desmantellament té el seu exponent pràctic al Japó.
El desmantellament es produeix de forma pràcticament immediata portant el procés a un nivell 3 de clausura. S’allibera immediatament l’emplaçament i s’elimina de forma ràpida els riscos inherents.
En contraposició els riscos radiològics en el procés de desmantellament són elevats. A causa del nivell alt de radiació que es produeix en la parada és precís utilitzar sistemes de telemanipulació i robots en els processos de desmantellament.
REFERÈNCIA
PONÈNCIES CIEMAT. GESTIÓ DE RESIDUS RADIOACTIUS. MINISTERI DE CIÈNCIA I INNOVACIÓ.
INSTRUCCIONS CSN