Residuos radiactivos

en la segunda mitad del siglo 20, varios métodos de eliminación de residuos radiactivos fueron investigados por las Naciones nucleares, que son :

• «almacenamiento sobre el suelo a largo plazo», no implementado.,
• «eliminación en el espacio exterior» (por ejemplo, dentro del sol), no implementado—ya que sería actualmente demasiado caro.
• «eliminación de pozos profundos», no implementado.
• «fusión de rocas», no implementado.
• «eliminación en zonas de subducción», no implementado.
• Ocean disposal, by the USSR, the United Kingdom, Switzerland, the United States, Belgium, France, the Netherlands, Japan, Sweden, Russia, Germany, Italy and South Korea (1954-93). Esto ya no está permitido por los acuerdos internacionales.,
• «eliminación de los fondos marinos», no aplicada, no permitida por los acuerdos internacionales.
• «Disposal in ice sheets», rejected in Antarctic Treaty
• «Direct injection», by USSR and USA.
• transmutación Nuclear, usando láseres para causar desintegración beta para convertir los átomos inestables a aquellos con vidas medias más cortas.

en los Estados Unidos, la política de gestión de residuos se rompió por completo con el final del trabajo en el repositorio incompleto de Yucca Mountain. En la actualidad hay 70 centrales nucleares donde se almacena el combustible gastado., Una comisión Blue Ribbon fue nombrada por el Presidente Obama para examinar las opciones futuras para este y futuro desperdicio. Un depósito geológico profundo parece ser favorecido. El ganador del Premio Nobel de Física 2018, Gérard Mourou, ha propuesto utilizar la amplificación de pulso Chirped para generar pulsos láser de alta energía y baja duración para transmutar material altamente radiactivo (contenido en un objetivo) para reducir significativamente su vida media, de miles de años a solo unos minutos.,

Inicial treatmentEdit

VitrificationEdit

el almacenamiento a Largo plazo de los residuos radiactivos requiere de la estabilización de los residuos en una forma que no reaccionan ni se degradan por períodos prolongados de tiempo. Se teoriza que una forma de hacer esto podría ser a través de la vitrificación. Actualmente en Sellafield los residuos de alta actividad (refinado del primer ciclo de PUREX) se mezclan con azúcar y luego se calcinan. La calcinación consiste en pasar los desechos a través de un tubo giratorio calentado., Los propósitos de la calcinación son evaporar el agua de los desechos, y eliminar el nitrato de los productos de fisión para ayudar a la estabilidad del vidrio producido.

La ‘Calcina’ generada se alimenta continuamente en un horno calentado por inducción con vidrio fragmentado. El vidrio resultante es una nueva sustancia en la que los productos de desecho se unen a la matriz de vidrio cuando se solidifica. Como una masa fundida, este producto se vierte en recipientes cilíndricos de acero inoxidable («cilindros») en un proceso por lotes. Cuando se enfría, el líquido se solidifica («vitrifica») en el vidrio., Después de ser formado, el vidrio es altamente resistente al agua.

después de llenar un cilindro, se suelda un sello en la culata. Luego se lava el cilindro. Después de ser inspeccionado en busca de contaminación externa, el cilindro de acero se almacena, generalmente en un depósito subterráneo. De esta forma, se espera que los productos de desecho estén inmovilizados durante miles de años.

el vidrio dentro de un cilindro es generalmente una sustancia negra brillante. Todo este trabajo (en el Reino Unido) se realiza utilizando sistemas de células calientes., El azúcar se añade para controlar la química del rutenio y para detener la formación del Volátil RuO4 que contiene isótopos de rutenio radioactivo. En Occidente, el vidrio es normalmente un vidrio de borosilicato (similar a Pyrex), mientras que en la antigua Unión Soviética es normal usar un vidrio de fosfato. La cantidad de productos de fisión en el vidrio debe ser limitada porque algunos (paladio, otros metales del Grupo Pt y telurio) tienden a formar fases metálicas que se separan del vidrio. La vitrificación a granel utiliza electrodos para fundir el suelo y los desechos, que luego se entierran bajo tierra., En Alemania se está utilizando una planta de vitrificación, que trata los residuos de una pequeña planta de reprocesamiento de demostración que desde entonces ha sido cerrada.

cerámicas de Fosforeseditar

la vitrificación no es la única manera de estabilizar los residuos en una forma que no reaccionará ni se degradará durante períodos prolongados. También se utiliza la inmovilización a través de la incorporación directa en un huésped cerámico cristalino a base de fosfato. La diversa química de las cerámicas de fosfato en diversas condiciones demuestra un material versátil que puede soportar la degradación química, térmica y radiactiva con el tiempo., Las propiedades de los fosfatos, en particular los fosfatos cerámicos, de estabilidad en un amplio rango de pH, baja porosidad y minimización de residuos secundarios introducen posibilidades para nuevas técnicas de inmovilización de residuos.

intercambio Iónicoeditar

es común que los residuos de actividad media en la industria nuclear se traten con Intercambio Iónico u otros medios para concentrar la radiactividad en un pequeño volumen. El bulto mucho menos radiactivo (después del tratamiento) a menudo se descarga. Por ejemplo, es posible utilizar un flóculo de hidróxido férrico para eliminar metales radiactivos de mezclas acuosas., Después de que los radioisótopos se absorben en el hidróxido férrico, el lodo resultante se puede colocar en un tambor metálico antes de mezclarse con cemento para formar una forma de desecho sólido. Con el fin de obtener un mejor rendimiento a largo plazo (estabilidad mecánica) de tales formas, pueden estar hechas de una mezcla de cenizas volantes, o escoria de alto horno, y cemento Portland, en lugar de hormigón normal (Hecho con cemento Portland, grava y arena).,

SynrocEdit

El Australiano Synroc sintético (rock) es una manera más sofisticada para inmovilizar dichos residuos, y este proceso puede eventualmente llegar a uso comercial civil desechos (actualmente está siendo desarrollado para los militares de EE.UU. desechos). Synroc fue inventado por el profesor Ted Ringwood (un geoquímico) en la Universidad Nacional de Australia. El Synroc contiene minerales de tipo pirocloro y criptomelano. La forma original de Synroc (Synroc C) fue diseñada para los residuos líquidos de alto nivel (refinado PUREX) de un reactor de agua ligera., Los principales minerales en este Sincroc son hollandita (BaAl2Ti6O16), zirconolita (CaZrTi2O7) y perovskita (CaTiO3). La zirconolita y la perovskita son huéspedes de los actínidos. El estroncio y el bario se fijarán en la perovskita. El cesio se fijará en la hollandita.

gestión a largo plazoeditar

el plazo en cuestión cuando se trata de residuos radiactivos oscila entre 10.000 y 1.000.000 de años, según estudios basados en el efecto de las dosis de radiación estimadas. Los investigadores sugieren que las previsiones de perjuicio para la salud para tales períodos deben examinarse críticamente., Los estudios prácticos solo consideran hasta 100 años en lo que respecta a la planificación efectiva y las evaluaciones de costos. El comportamiento a largo plazo de los residuos radiactivos sigue siendo objeto de proyectos de investigación en curso en geoforecasting.

eliminación por encima del sueloeditar

el almacenamiento en barril seco generalmente implica tomar los desechos de una piscina de combustible gastado y sellarlos (junto con un gas inerte) en un cilindro de acero, que se coloca en un cilindro de concreto que actúa como un escudo contra la radiación. Es un método relativamente barato que se puede hacer en una instalación central o adyacente al reactor fuente., Los residuos se pueden recuperar fácilmente para su reprocesamiento.

Geológica disposalEdit

en varios países se está llevando a cabo el proceso de selección de depósitos finales profundos apropiados para desechos de alta actividad y combustible gastado, y se espera que el primero se ponga en funcionamiento algún tiempo después de 2010., El concepto básico es localizar una formación geológica grande y estable y utilizar la tecnología minera para excavar un túnel, o máquinas de perforación de túneles de gran diámetro (similares a las utilizadas para perforar el túnel del canal de La Mancha de Inglaterra a Francia) para perforar un pozo de 500 metros (1.600 pies) a 1.000 metros (3.300 pies) por debajo de la superficie donde se pueden excavar habitaciones o bóvedas para la eliminación de residuos radiactivos de alta actividad. El objetivo es aislar permanentemente los residuos nucleares del medio ambiente humano., Muchas personas siguen sintiéndose incómodas con el cese inmediato de la administración de este sistema de eliminación, lo que sugiere que la gestión y el monitoreo perpetuos serían más prudentes.

dado que algunas especies radiactivas tienen períodos de semidesintegración superiores a un millón de años, deben tenerse en cuenta incluso las tasas muy bajas de fuga de contenedores y migración de radionúclidos. Además, puede requerir más de una vida media hasta que algunos materiales nucleares pierdan suficiente radiactividad para dejar de ser letales para los seres vivos., Una revisión de 1983 del programa sueco de eliminación de residuos radiactivos por la Academia Nacional de Ciencias encontró que la estimación de ese país de varios cientos de miles de años-tal vez hasta un millón de años—es necesaria para el aislamiento de residuos «plenamente justificada.»

la eliminación de desechos radiactivos en el fondo oceánico se ha sugerido por el hallazgo de que las aguas profundas en el Océano Atlántico Norte no presentan un intercambio con aguas poco profundas durante aproximadamente 140 años sobre la base de los datos de contenido de oxígeno registrados durante un período de 25 años., Incluyen enterramiento debajo de una llanura Abisal estable, enterramiento en una zona de subducción que lentamente llevaría los desechos hacia abajo en el manto de la Tierra, y enterramiento debajo de una remota isla natural o hecha por el hombre. Si bien todos estos enfoques tienen mérito y facilitarían una solución internacional al problema de la eliminación de desechos radiactivos, requerirían una enmienda del derecho del Mar.

artículo 1 (Definiciones), 7.,, of the 1996 Protocol to the Convention on the Prevention of Marine Pollution by Dumping of Wastes and Other Matter, (the London Dumping Convention) states:

«»Sea» means all marine waters other than the internal waters of States, as well as the seabed and the subsoil thereof; it does not include sub-seabed repositories accessed only from land.»

el método propuesto de eliminación de residuos subductivos en tierra elimina los residuos nucleares en una zona de subducción a la que se accede desde tierra y, por lo tanto, no está prohibido por un acuerdo internacional., Este método ha sido descrito como el medio más viable de eliminación de residuos radiactivos, y como el estado de la técnica a partir de 2001 en la tecnología de eliminación de residuos nucleares.Otro enfoque denominado Remix & Return mezclaría residuos de alto nivel con relaves de minas y molinos de uranio hasta el nivel de radiactividad original del mineral de uranio, y luego lo reemplazaría en minas de uranio inactivas., Este enfoque tiene el mérito de proporcionar puestos de trabajo a los mineros que se duplicarían como personal de eliminación, y de facilitar un ciclo de la cuna a la tumba para los materiales radiactivos, pero sería inadecuado para el combustible de reactor gastado en ausencia de reprocesamiento, debido a la presencia de elementos radiactivos altamente tóxicos, como el plutonio dentro de él.

Deep borehole disposal is the concept of disposing of high-level radioactive waste from nuclear reactors in extremely deep boreholes. La eliminación de pozos profundos busca colocar los desechos hasta 5 kilómetros (3.,1 mi) bajo la superficie de la Tierra y se basa principalmente en la inmensa barrera geológica natural para confinar los residuos de forma segura y permanente para que nunca representen una amenaza para el medio ambiente. La corteza terrestre contiene 120 billones de toneladas de torio y 40 billones de toneladas de uranio (principalmente en concentraciones relativamente traza de partes por millón cada una sumando sobre la masa de 3 × 1019 toneladas de la corteza), entre otros radioisótopos naturales., Dado que la fracción de nucleidos que decae por unidad de tiempo es inversamente proporcional a la vida media de un isótopo, la radiactividad relativa de la menor cantidad de radioisótopos producidos por el hombre (miles de toneladas en lugar de billones de toneladas) disminuiría una vez que los isótopos con vidas medias mucho más cortas que la mayor parte de los radioisótopos naturales se decaigan.

en enero de 2013, el consejo del Condado de Cumbria rechazó las propuestas del gobierno central del Reino Unido para comenzar a trabajar en un vertedero subterráneo de almacenamiento de residuos nucleares cerca del Parque Nacional del Distrito de los Lagos., «Para cualquier comunidad anfitriona, habrá un paquete sustancial de beneficios comunitarios y un valor de cientos de millones de libras», dijo Ed Davey, Secretario de energía, pero sin embargo, el cuerpo electo local votó 7-3 en contra de la continuación de la investigación, después de escuchar evidencia de geólogos independientes de que » los estratos fracturados del condado eran imposibles de confiar con material tan peligroso y un peligro que dura milenios.,»

Horizontal drillhole disposición describe propuestas para perforar más de un km vertical, y dos km horizontalmente en la corteza de la tierra, para el propósito de disponer de los desechos de alto nivel de los formularios, tales como el combustible nuclear gastado, Cesio-137, o el Estroncio-90. Después del emplazamiento y el período de recuperación, los sondajes se rellenarían y sellarían. Una serie de pruebas de la tecnología se llevaron a cabo en noviembre de 2018 y luego de nuevo públicamente en enero de 2019 por una empresa privada con sede en Estados Unidos., El ensayo demostró el emplazamiento de un recipiente de ensayo en una perforación horizontal y la recuperación del mismo recipiente. En esta prueba no se utilizaron residuos de alta actividad.

Transmutacióneditar

se han presentado propuestas para reactores que consumen residuos nucleares y los transmutan a otros residuos nucleares menos dañinos o de vida más corta. En particular, el reactor rápido integral era un reactor nuclear propuesto con un ciclo de combustible nuclear que no producía desechos transuránicos y, de hecho, podía consumir desechos transuránicos., Se procedió hasta las pruebas a gran escala, pero luego fue cancelado por el Gobierno de los EE.UU. Otro enfoque, considerado más seguro pero que requiere más desarrollo, es dedicar reactores subcríticos a la transmutación de los elementos transuránicos sobrantes.

un isótopo que se encuentra en los desechos nucleares y que representa una preocupación en términos de proliferación es el Pu-239. El gran stock de plutonio es el resultado de su producción dentro de reactores alimentados con uranio y del reprocesamiento de plutonio apto para armas durante el programa de armas., Una opción para deshacerse de este plutonio es usarlo como combustible en un reactor tradicional de agua ligera (LWR). Se están estudiando varios tipos de combustible con diferentes eficiencias de destrucción de plutonio.

la transmutación fue prohibida en los Estados Unidos en abril de 1977 por el Presidente Carter debido al peligro de proliferación de plutonio, pero el Presidente Reagan rescindió la prohibición en 1981. Debido a las pérdidas y riesgos económicos, la construcción de plantas de reprocesamiento durante este tiempo no se reanudó. Debido a la alta demanda de energía, el trabajo sobre el método ha continuado en la UE., Esto ha dado lugar a un reactor de Investigación Nuclear práctico llamado Mirra en el que la transmutación es posible. Además, se ha iniciado un nuevo programa de investigación llamado ACTINET en la UE para hacer posible la transmutación a gran escala industrial. Según la Global Nuclear Energy Partnership (GNEP) del Presidente Bush de 2007, los Estados Unidos están promoviendo activamente la investigación sobre las tecnologías de transmutación necesarias para reducir notablemente el problema del tratamiento de residuos nucleares.,

también ha habido estudios teóricos que involucran el uso de reactores de fusión como los llamados «quemadores de actínidos», donde el plasma de un reactor de fusión, como en un tokamak, podría ser «dopado» con una pequeña cantidad de átomos transuránicos «menores» que serían transmutados (es decir, fisionados en el caso de los actínidos) a elementos más ligeros tras su bombardeo sucesivo por los neutrones de muy alta energía producidos por la fusión de deuterio y tritio en el reactor., Un estudio realizado en el MIT encontró que sólo 2 o 3 reactores de fusión con parámetros similares a los del Reactor termonuclear Experimental Internacional (ITER) podían transmutar toda la producción anual de actínidos menores de todos los reactores de agua ligera que actualmente operan en la flota de los Estados Unidos, mientras que simultáneamente generaban aproximadamente 1 gigavatio de energía de cada reactor.

Re-useEdit

otra opción es encontrar aplicaciones para los isótopos en los residuos nucleares con el fin de reutilizarlos., Ya se extraen cesio-137, estroncio-90 y algunos otros isótopos para ciertas aplicaciones industriales, como la irradiación de alimentos y los generadores termoeléctricos de radioisótopos. Si bien la reutilización no elimina la necesidad de gestionar los radioisótopos, puede reducir la cantidad de desechos producidos.,

el método de producción de hidrocarburos con asistencia Nuclear, solicitud de patente Canadiense 2.659.302, es un método para el almacenamiento temporal o permanente de materiales de desecho nuclear que comprende la colocación de materiales de desecho en uno o más depósitos o pozos construidos en una formación de petróleo no convencional. El flujo térmico de los materiales de desecho fractura la formación y altera las propiedades químicas y/o físicas del material hidrocarbonado dentro de la formación subterránea para permitir la eliminación del material alterado., A partir de la formación se produce una mezcla de hidrocarburos, hidrógeno y/u otros fluidos de formación. La radiactividad de los desechos radiactivos de alta actividad produce resistencia a la proliferación del plutonio colocado en la periferia del depósito o en la parte más profunda de un pozo.

los Reactores reproductores pueden funcionar con U–238 y elementos transuránicos, que comprenden la mayoría de la radiactividad del combustible gastado en el lapso de tiempo de 1.000 a 100.000 años.

Space disposalEdit

Space disposal is attractive because it removes nuclear waste from the planet., Tiene desventajas importantes, como la posibilidad de que un vehículo de lanzamiento falle catastróficamente, lo que podría propagar material radiactivo a la atmósfera y a todo el mundo. Se necesitaría un gran número de lanzamientos porque ningún cohete por sí solo podría transportar gran parte del material en relación con la cantidad total que hay que eliminar. Esto hace que la propuesta inviable económicamente y aumenta el riesgo de que al menos una o más fallas de lanzamiento., To further complicate matters, international agreements on the regulation of such a program would need to be established. Los costos y la confiabilidad inadecuada de los sistemas modernos de lanzamiento de cohetes para la eliminación espacial han sido uno de los motivos del interés en los sistemas de lanzamiento espacial que no son cohetes, como los conductores de masa, los ascensores espaciales y otras propuestas.,

Planes Nacionales de gestióneditar

Suecia y Finlandia están más avanzados en el compromiso con una tecnología de eliminación muchos otros reprocesan el combustible gastado o contratan a Francia o Gran Bretaña para hacerlo, recuperando el plutonio resultante y los residuos de alta actividad. «En muchos países se está desarrollando una acumulación cada vez mayor de plutonio procedente del reprocesamiento…, Es dudoso que el reprocesamiento tenga sentido económico en el entorno actual del uranio barato.»

en muchos países europeos (por ejemplo, Gran Bretaña, Finlandia, los Países Bajos, Suecia y Suiza) el límite de riesgo o dosis para un miembro del público expuesto a la radiación de una futura instalación de desechos nucleares de alto nivel es considerablemente más estricto que el sugerido por la Comisión Internacional de Protección Radiológica o propuesto en los Estados Unidos., Los límites europeos a menudo son más estrictos que el estándar sugerido en 1990 por la Comisión Internacional de Protección Radiológica por un factor de 20, y más estrictos por un factor de diez que el estándar propuesto por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) para el depósito de residuos nucleares de Yucca Mountain durante los primeros 10,000 años después del cierre.

el estándar propuesto por la EPA para más de 10,000 años es 250 veces más permisivo que el límite Europeo. La EPA de EE.UU. propuso un límite legal de un máximo de 3.,5 milisieverts (350 millirem) cada año a individuos locales después de 10,000 años, lo que representaría hasta varios por ciento de la exposición recibida actualmente por algunas poblaciones en las regiones de fondo natural más altas de la Tierra, aunque el Departamento de energía de los Estados Unidos (DOE) predijo que la dosis recibida estaría muy por debajo de ese límite. Durante un período de miles de años, después de que los radioisótopos de vida media corta más activos decayeran, enterrando a los Estados Unidos., los desechos nucleares aumentarían la radiactividad en los 2000 pies superiores de roca y suelo en los Estados Unidos (10 millones de km2) en aproximadamente 1 parte en 10 millones sobre la cantidad acumulada de radioisótopos naturales en tal volumen, pero la vecindad del sitio tendría una concentración mucho más alta de radioisótopos artificiales subterráneos que tal promedio.,

Mongoliaeditar

después de que surgiera una seria oposición a los planes y negociaciones entre Mongolia con el Japón y los Estados Unidos de América para construir instalaciones de desechos nucleares en Mongolia, Mongolia interrumpió todas las negociaciones en septiembre de 2011. Estas negociaciones habían comenzado después de que el Subsecretario de energía de los Estados Unidos, Daniel Poneman, visitara Mongolia en septiembre de 2010. En febrero de 2011 se celebraron conversaciones en Washington, D. C. entre funcionarios del Japón, los Estados Unidos y Mongolia., Después de esto, los Emiratos Árabes Unidos (EAU), que querían comprar combustible nuclear a Mongolia, se unieron a las negociaciones. Las conversaciones se mantuvieron en secreto y, aunque el Mainichi Daily News informó sobre ellas en mayo, Mongolia negó oficialmente la existencia de estas negociaciones. Sin embargo, alarmados por esta noticia, los ciudadanos Mongoles protestaron contra los planes y exigieron que el gobierno los retirara y revelara información., El Presidente mongol Tsakhiagiin Elbegdorj emitió una orden presidencial el 13 de septiembre prohibiendo todas las negociaciones con gobiernos extranjeros u organizaciones internacionales sobre planes de almacenamiento de desechos nucleares en Mongolia. El Gobierno mongol ha acusado al periódico de distribuir afirmaciones falsas en todo el mundo. Después de la orden presidencial, el presidente mongol despidió a la persona que supuestamente estaba involucrada en estas conversaciones.,

vertedero Ilegaleditar

Las autoridades italianas están investigando a un clan mafioso de la Ndrangheta acusado de tráfico y vertido ilegal de residuos nucleares. Según un informante, un gerente de la Agencia Estatal de Investigación Energética italiana Enea pagó al clan para deshacerse de 600 tambores de desechos tóxicos y radiactivos de Italia, Suiza, Francia, Alemania y Estados Unidos, con Somalia como destino, donde los desechos fueron enterrados después de comprar a políticos locales., Se sospecha que antiguos empleados de La Enea pagaron a los delincuentes para que les quitaran los desechos en las décadas de 1980 y 1990. los envíos a Somalia continuaron en las décadas de 1990, mientras que el clan ‘Ndrangheta también voló cargamentos de desechos, incluidos desechos hospitalarios radiactivos, enviándolos al lecho marino frente a la costa de Calabria. Según el grupo ecologista Legambiente, antiguos miembros de la ‘Ndrangheta han dicho que durante los últimos 20 años se les pagó para hundir barcos con material radiactivo.