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Gestión de residuos nucleares

De acuerdo con la World Nuclear Association, a fecha de junio de 2018 existen en el mundo 450 reactores nucleares en operación, otros 58 en construcción y 153 más planificados. Sin duda, a corto y medio plazo resulta muy difícil imaginarse una alternativa a la energía nuclear, más difícil aun si se tienen en cuenta las ventajas de la energía nuclear en la mitigación del cambio climático al tratarse de una energía libre de emisiones de gases efecto invernadero.

Lowl and intermediate level radioactive waste treatment

El principal hándicap de la energía nuclear radica en los residuos que genera, los cuales son radioactivos en mayor o menor grado y deben ser gestionados de acuerdo con los estrictos procedimientos de los organismos reguladores.

Los residuos nucleares se clasifican en función de su radioactividad en:

  • Residuos de alta actividad (3% en volumen del total)
  • Residuos de actividad media (7% en volumen del total)
  • Residuos de baja actividad (90% en volumen del total)

El residuo de alta actividad más relevante es el combustible nuclear gastado. Los residuos de baja actividad se corresponden con los utensilios, herramientas y ropa de trabajo utilizados por el personal en las centrales nucleares y que están ligeramente contaminados con partículas radioactivas. Y los residuos de actividad media son generados a partir de materiales de equipos utilizados como filtros, componentes metálicos del interior del reactor y algunos efluentes líquidos procedentes de reprocesamientos.

Mientras que la gestión de los residuos de alta actividad merece mención aparte, la gestión de los residuos de media y baja actividad se basa en su confinamiento en bidones de 220 litros sellados con hormigón y almacenados en depósitos controlados de residuos nucleares. Esta gestión comporta unos costes económicos muy elevados, por lo que su optimización proporciona unos resultados económicos, y también ambientales, muy notables.

Es en esta línea en la que Condorchem Envitech ha desarrollado 4 soluciones que, cada una de manera diferente, vela por la minimización de los residuos, tanto líquidos como sólidos, de media y baja actividad generados tanto en las centrales nucleares como en las plantas de enriquecimiento de uranio. A continuación se describen los procesos desarrollados por Condorchem Envitech para el sector nuclear.

NUCLEANTECH¬ģ LAUNDRY

Esta soluci√≥n ha sido desarrollada para el tratamiento de las aguas residuales generadas en la lavander√≠a de las centrales nucleares y en las duchas del personal. Estas aguas arrastran part√≠culas radioactivas que se han adherido a la ropa de protecci√≥n y elementos de seguridad del personal (m√°scaras, guantes, botas, etc.), en especial, durante las tareas de mantenimiento. Para evitar gestionar estas aguas como residuo nuclear de baja actividad por su elevado coste, el proceso NUCLEANTECH¬ģ LAUNDRY plantea su tratamiento de forma eficiente, sostenible y segura.

El proceso NUCLEANTECH¬ģ LAUNDRY se compone de dos l√≠neas de tratamiento, efectivas en funci√≥n del nivel de radioactividad de las aguas. Si los valores de radioactividad son inferiores a los l√≠mites de vertido (0,02 mSv/a√Īo), para conseguir una calidad de las aguas apta para su reutilizaci√≥n en la lavander√≠a, la materia org√°nica se oxida mediante la utilizaci√≥n de ozono y radiaci√≥n ultravioleta. A continuaci√≥n, el efluente es filtrado y refinado mediante su paso a trav√©s de un lecho de carb√≥n activo y, finalmente, evaporado. El vapor condensado se recircula a la lavander√≠a y el concentrado se seca y se gestiona como residuo convencional.

En caso de que las aguas contengan niveles de radioactividad apreciables (superiores a 0,02 mSv/a√Īo) la l√≠nea de tratamiento con radioactividad entra en funcionamiento. El primer paso es la oxidaci√≥n mediante el uso de ozono y radiaci√≥n ultravioleta de la materia org√°nica y, a la vez, la ionizaci√≥n de las part√≠culas radioactivas, generalmente iones met√°licos. A continuaci√≥n, √©stos son retenidos mediante columnas cati√≥nicas y ani√≥nicas de intercambio i√≥nico y, una vez las aguas est√°n libres de is√≥topos radioactivos, mediante un evaporador-secador se separa el residuo concentrado, del agua y de los posibles gases no condensables. Estos gases son liberados a la atm√≥sfera despu√©s de estar retenidos durante un tiempo de seguridad en un dep√≥sito de decaimiento, el agua evaporada y posteriormente condensada puede ser vertida al exterior y el residuo s√≥lido concentrado es el √ļnico residuo que s√≠ debe ser gestionado como un residuo nuclear de baja actividad.

Las ventajas de este proceso son numerosas y notables:

  • Elevada eficiencia en el proceso de lavado, en el que la utilizaci√≥n de ozono en el lavado permite reducir la dosis de detergentes e higienizar los materiales lavados.
  • Reutilizaci√≥n del agua, que adem√°s de conseguir un ahorro de este recurso, supone la minimizaci√≥n de los efluentes residuales generados en el proceso.
  • Reducci√≥n dr√°stica del volumen de los residuos de baja y media actividad generados, con el consecuente ahorro econ√≥mico y reducci√≥n del impacto ambiental.
  • Previsi√≥n y control de las especies radioactivas presentes en las aguas residuales (60Co, 129I, 131I, 90Sr, 55Mn, 59Fe, 137Cs, 134Cs, 51Cr, etc.).
  • Flexibilidad del proceso a la presencia de radioactividad en el efluente a tratar.
  • Flexibilidad del proceso a fluctuaciones de caudal y carga a tratar.
  • Estricto cumplimiento de la normativa m√°s exigente.

NUCLEANTECH¬ģ H3BO3

El proceso NUCLEANTECH¬ģ H3BO3 se presenta como una alternativa a la gesti√≥n como residuo nuclear de baja y media actividad de los efluentes procedentes de la regeneraci√≥n de las resinas de intercambio i√≥nico, que son utilizadas para retener los is√≥topos radioactivos de las purgas de refrigerante del circuito secundario de los reactores PWR.

Este proceso permite tratar los efluentes producidos en la regeneración de las resinas de intercambio iónico y, mediante un evaporador-secador, se separa el residuo concentrado y de nivel medio de radioactividad, de un efluente descontaminado que puede ser vertido.

La ventaja principal del proceso NUCLEANTECH¬ģ H3BO3 consiste en la minimizaci√≥n del volumen de residuo de baja y media actividad generado y que debe ser tratado de manera consecuente con su naturaleza. Esta minimizaci√≥n en la producci√≥n de este residuo nuclear se traduce en un elevado ahorro econ√≥mico y un incremento en la sostenibilidad ambiental del proceso global.

NUCLEANTECH¬ģ UF6

En las plantas de enriquecimiento de uranio se generan efluentes en el proceso de lavado de los equipos utilizados en la síntesis y transporte del UF6. Estos efluentes contienen sales disueltas y partículas radioactivas, los cuales son gestionados como residuos de baja y media actividad.

El proceso NUCLEANTECH¬ģ UF6 constituye una soluci√≥n para el tratamiento de este efluente de manera que la mayor parte de √©ste puede ser reutilizado en el proceso de lavado, con el consecuente ahorro de agua y, lo m√°s importante, la minimizaci√≥n del volumen de residuo nuclear que debe ser gestionado externamente.

El proceso se basa en una filtración del efluente seguida de un proceso de evaporación al vacío, en el cual el concentrado se alimenta en un cristalizador para obtener un residuo totalmente seco. Este residuo concentra todas las partículas radioactivas en el menor volumen posible, por lo que se reduce notablemente el coste de la gestión de los residuos generados. El agua separada en el evaporador, una vez condensada presenta una calidad apta para ser reutilizada de nuevo en las operaciones de lavado de los equipos de proceso.

El proceso NUCLEANTECH¬ģ UF6 representa una soluci√≥n sostenible a la generaci√≥n de residuos de baja y media actividad en las operaciones de lavado en las plantas de enriquecimiento de uranio a la vez que minimiza notablemente el volumen del residuo producido, con el consecuente ahorro econ√≥mico que esto supone.

NUCLEANTECH¬ģ NWDR

En las plantas de enriquecimiento de uranio y, sobretodo, en las centrales nucleares, se generan grandes vol√ļmenes de residuos que, a pesar de su escasa radioactividad, deben ser gestionados de acuerdo con los protocolos normalizados para los residuos nucleares. Estos residuos proceden de todos los utensilios y materiales de protecci√≥n desechables que utilizan los trabajadores de las instalaciones, como puede ser el caso de m√°scaras, guantes, gorros, gafas, trajes de protecci√≥n, etc. Gestionar este ingente volumen de residuos mediante su confinamiento en bidones de 220 L sellados con hormig√≥n resulta muy costoso.

En algunas instalaciones, allí donde está permitido, estos residuos son incinerados; aunque es una alternativa económica, no es la más ventajosa desde el punto de vista ambiental.

La soluci√≥n NUCLEANTECH¬ģ NWDR (nuclear waste disposal reduction) ha sido concebida como una alternativa innovadora para la minimizaci√≥n del volumen de este tipo de residuo nuclear, pudiendo llegar hasta un 80% de reducci√≥n del volumen global. El coraz√≥n del proceso est√° constituido por una etapa de pirolisis de los residuos que, en ausencia de ox√≠geno, los residuos son destruidos y transformados en un residuo s√≥lido (5% del volumen inicial), una fracci√≥n l√≠quida y una corriente gaseosa que es convenientemente tratada antes de ser liberada a la atm√≥sfera. Del tratamiento de la fracci√≥n l√≠quida y de la fracci√≥n gaseosa tambi√©n se genera un residuo seco el cual puede suponer el 15% del volumen del residuo inicial.

Las ventajas del proceso NUCLEANTECH¬ģ NWDR son numerosas y muy importantes. Entre las m√°s relevantes se encuentran las siguientes:

  • Reducci√≥n del 80% del volumen de residuo nuclear de baja y media actividad generado en las plantas que manipulan sustancias radioactivas, especialmente, las plantas de enriquecimiento de uranio y las centrales nucleares. Esto supone una reducci√≥n dr√°stica de los costes de gesti√≥n de estos residuos.
  • Tama√Īo de la instalaci√≥n relativamente peque√Īo, por lo que los residuos pueden ser tratados in situ sin necesidad de que sean transportados.
  • En el proceso no se generan cenizas contaminantes ni dioxinas puesto que no se produce incineraci√≥n alguna.
  • El proceso es eficiente, compacto y seguro.