Tractament de residus nuclears de baixa i mitjana activitat

Seccions

• Gestió de residus
• Tractament d’aigües de bugaderia
• Tractament d’aigües borades
• Tractament d’aigües de producció d’UF₆
• Tractament de residus sòlids

Gestió de residus nuclears

D’acord amb la World Nuclear Association, a data de juny de 2018 existeixen al món 450 reactors nuclears en operació, altres 58 en construcció i 153 més planificats. Sens dubte, a curt i mig termini resulta molt difícil imaginar una alternativa a l’energia nuclear, més difícil encara si es tenen en compte els avantatges de l’energia nuclear en la mitigació del canvi climàtic en tractar-se d’una energia lliure d’emissions de gasos d’efecte hivernacle.

El principal hàndicap de l’energia nuclear rau en els residus que genera, els quals són radioactius en major o menor grau i han de ser gestionats d’acord amb els estrictes procediments dels organismes reguladors.

Els residus nuclears es classifiquen en funció de la seva radioactivitat en:

• Residus d’alta activitat (3% en volum del total)
• Residus d’activitat mitjana (7% en volum del total)
• Residus de baixa activitat (90% en volum del total)

El residu d’alta activitat més rellevant és el combustible nuclear gastat. Els residus de baixa activitat corresponen als estris, eines i roba de treball utilitzats pel personal a les centrals nuclears i que estan lleugerament contaminats amb partícules radioactives. I els residus d’activitat mitjana són generats a partir de materials d’equips utilitzats com filtres, components metàl·lics de l’interior del reactor i alguns efluents líquids procedents de reprocesaments.

Mentre que la gestió dels residus d’alta activitat mereix menció a part, la gestió dels residus d’activitat mitjana i baixa es basa en el seu confinament en bidons de 220 litres segellats amb formigó i emmagatzemats en dipòsits controlats de residus nuclears. Aquesta gestió comporta uns costos econòmics molt elevats, per la qual cosa la seva optimització proporciona uns resultats econòmics, i també ambientals, molt notables.

És en aquesta línia en què Condorchem Envitech ha desenvolupat 4 solucions que, cadascuna de manera diferent, vetllen per la minimització dels residus, tant líquids com sòlids, d’activitat mitjana i baixa generats tant a les centrals nuclears com a les plantes d’enriquiment d’urani. A continuació es descriuen els processos desenvolupats per Condorchem Envitech per al sector nuclear.

NUCLEANTECH® LAUNDRY

Aquesta solució ha estat desenvolupada per al tractament de les aigües residuals generades a la bugaderia de les centrals nuclears i a les dutxes del personal. Aquestes aigües arrosseguen partícules radioactives que s’han adherit a la roba de protecció i elements de seguretat del personal (màscares, guants, botes, etc.), especialment durant les tasques de manteniment. Per evitar gestionar aquestes aigües com a residu nuclear de baixa activitat pel seu elevat cost, el procés NUCLEANTECH® LAUNDRY planteja el seu tractament de forma eficient, sostenible i segura.

El procés NUCLEANTECH® LAUNDRY es compon de dues línies de tractament, efectives en funció del nivell de radioactivitat de les aigües. Si els valors de radioactivitat són inferiors als límits de vessament (0,02 mSv/any), per aconseguir una qualitat de les aigües apta per a la seva reutilització a la bugaderia, la matèria orgànica s’oxida mitjançant la utilització d’ozó i radiació ultraviolada. A continuació, l’efluent és filtrat i refinat mitjançant el seu pas a través d’un llit de carbó actiu i, finalment, evaporat. El vapor condensat es recircula a la bugaderia i el concentrat es seca i es gestiona com a residu convencional.

En cas que les aigües continguin nivells de radioactivitat apreciables (superiors a 0,02 mSv/any) la línia de tractament amb radioactivitat entra en funcionament. El primer pas és l’oxidació mitjançant l’ús d’ozó i radiació ultraviolada de la matèria orgànica i, alhora, la ionització de les partícules radioactives, generalment ions metàl·lics. A continuació, aquests són retinguts mitjançant columnes catióniques i anióniques d’intercanvi iònic i, un cop les aigües estan lliures d’isòtops radioactius, mitjançant un evaporador-assecador es separa el residu concentrat, de l’aigua i dels possibles gasos no condensables. Aquests gasos són alliberats a l’atmosfera després d’estar retinguts durant un temps de seguretat en un dipòsit de decaïment, l’aigua evaporada i posteriorment condensada pot ser vessada a l’exterior i el residu sòlid concentrat és l’únic residu que sí ha de ser gestionat com un residu nuclear de baixa activitat.

Els avantatges d’aquest procés són nombrosos i notables:

• Elevada eficiència en el procés de rentat, en què la utilització d’ozó en el rentat permet reduir la dosi de detergents i higienitzar els materials rentats.
• Reutilització de l’aigua, que a més d’aconseguir un estalvi d’aquest recurs, suposa la minimització dels efluents residuals generats en el procés.
• Reducció dràstica del volum dels residus de baixa i mitjana activitat generats, amb el consegüent estalvi econòmic i reducció de l’impacte ambiental.
• Previsió i control de les espècies radioactives presents a les aigües residuals (60Co, 129I, 131I, 90Sr, 55Mn, 59Fe, 137Cs, 134Cs, 51Cr, etc.).
• Flexibilitat del procés a la presència de radioactivitat a l’efluent a tractar.
• Flexibilitat del procés a fluctuacions de cabal i càrrega a tractar.
• Estricte compliment de la normativa més exigent.

NUCLEANTECH® H₃BO₃

El procés NUCLEANTECH® H₃BO₃ es presenta com una alternativa a la gestió com a residu nuclear de baixa i mitjana activitat dels efluents procedents de la regeneració de les resines d’intercanvi iònic, que són utilitzades per retenir els isòtops radioactius de les purgues de refrigerant del circuit secundari dels reactors PWR.

Aquest procés permet tractar els efluents produïts en la regeneració de les resines d’intercanvi iònic i, mitjançant un evaporador-assecador, es separa el residu concentrat i de nivell mitjà de radioactivitat, d’un efluents descontaminat que pot ser vessat.

L’avantatge principal del procés NUCLEANTECH® H₃BO₃ consisteix en la minimització del volum de residu de baixa i mitjana activitat generat i que ha de ser tractat de manera conseqüent amb la seva naturalesa. Aquesta minimització en la producció d’aquest residu nuclear es tradueix en un elevat estalvi econòmic i un increment en la sostenibilitat ambiental del procés global.

NUCLEANTECH® UF₆

A les plantes d’enriquiment d’urani es generen efluents en el procés de rentat dels equips utilitzats en la síntesi i transport de l’UF₆. Aquests efluents contenen sals dissoltes i partícules radioactives, els quals són gestionats com a residus de baixa i mitjana activitat.

El procés NUCLEANTECH® UF₆ constitueix una solució per al tractament d’aquest efluents de manera que la major part d’aquest pot ser reutilitzat en el procés de rentat, amb el consegüent estalvi d’aigua i, el més important, la minimització del volum de residu nuclear que ha de ser gestionat externament.

El procés es basa en una filtració de l’efluent seguida d’un procés d’evaporació al buit, en el qual el concentrat s’alimenta en un cristal·litzador per obtenir un residu totalment sec. Aquest residu concentra totes les partícules radioactives en el menor volum possible, per la qual cosa es redueix notablement el cost de la gestió dels residus generats. L’aigua separada a l’evaporador, un cop condensada presenta una qualitat apta per ser reutilitzada de nou en les operacions de rentat dels equips de procés.

El procés NUCLEANTECH® UF₆ representa una solució sostenible a la generació de residus de baixa i mitjana activitat en les operacions de rentat a les plantes d’enriquiment d’urani alhora que minimitza notablement el volum del residu produït, amb el consegüent estalvi econòmic que això suposa.

NUCLEANTECH® NWDR

A les plantes d’enriquiment d’urani i, sobretot, a les centrals nuclears, es generen grans volums de residus que, malgrat la seva escassa radioactivitat, han de ser gestionats d’acord amb els protocols normalitzats per als residus nuclears. Aquests residus procedeixen de tots els estris i materials de protecció d’un sol ús que utilitzen els treballadors de les instal·lacions, com pot ser el cas de màscares, guants, gorres, ulleres, vestits de protecció, etc. Gestionar aquest ingent volum de residus mitjançant el seu confinament en bidons de 220 L segellats amb formigó resulta molt costós.

En algunes instal·lacions, allà on està permès, aquests residus són incinerats; encara que és una alternativa econòmica, no és la més avantatjosa des del punt de vista ambiental.

La solució NUCLEANTECH® NWDR (nuclear waste disposal reduction) ha estat concebuda com una alternativa innovadora per a la minimització del volum d’aquest tipus de residu nuclear, podent arribar fins a un 80% de reducció del volum global. El cor del procés està constituït per una etapa de pirolisi dels residus que, en absència d’oxigen, els residus són destruïts i transformats en un residu sòlid (5% del volum inicial), una fracció líquida i un corrent gasós que és convenientment tractada abans de ser alliberada a l’atmosfera. Del tractament de la fracció líquida i de la fracció gasosa també es genera un residu sec el qual pot suposar el 15% del volum del residu inicial.

Les avantatges del procés NUCLEANTECH® NWDR són nombroses i molt importants. Entre les més rellevants es troben les següents:

• Reducció del 80% del volum de residu nuclear de baixa i mitjana activitat generat a les plantes que manipulen substàncies radioactives, especialment, les plantes d’enriquiment d’urani i les centrals nuclears. Això suposa una reducció dràstica dels costos de gestió d’aquests residus.
• Mida de la instal·lació relativament petita, per la qual cosa els residus poden ser tractats in situ sense necessitat que siguin transportats.
• En el procés no es generen cendres contaminants ni dioxines ja que no es produeix cap incineració.
• El procés és eficient, compacte i segur.