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MANEJO DE DESECHOS
RADIACTIVOS
Los residuos líquidos y gaseosos son generalmente de mediana
intensidad y de mediana o baja vida media. En las plantas
nucleoeléctricas provienen, los primeros, de los drenajes del equipo
y del piso, mezclados con detergentes y agua. Los gaseosos
generalmente acompañan el vapor de agua y se separan de él
mediante un condensador
Los desechos sólidos son materiales que sufrieron contaminación
radiactiva durante la operación radiactiva, entre ellos se
encuentran herramientas, ropa o equipo de trabajo y,
principalmente, los ensambles de combustible que fueron extraídos
de los reactores (en las plantas nucleoeléctricas
fundamentalmente) al haber perdido su utilidad. Éstos últimos son
los que contienen mayor peligrosidad radiactiva ya que pueden
contener una gran cantidad de elementos radiactivos de elevada
intensidad.
Los líquidos son recogidos con cuidado, filtrados mediante filtros
de resinas e intercambio iónico y pueden ser descargados al
exterior previa revisión de peligrosidad tóxica.
Los gaseosos se extraen del condensador y se llevan a un equipo
donde se espera que decaiga su actividad hasta que puedan ser
diluidos y arrojados al exterior, previa verificación de su
peligrosidad.
Los desechos sólidos de baja intensidad se colocan en
recipientes de acero, mezclados con resinas (en Laguna Verde, Ver,
se utiliza asfalto); así, se almacenan en depósitos protegidos, hasta
que decaiga su actividad.
Actualmente se piensa que el mejor sitio para los desechos
radiactivos es bajo tierra, en los océanos o en el espacio. Pero es
necesario conocer las consecuencias de los radionúclidos en los
alrededores de los sitios de confinamiento y aumentar la capacidad
para hacer predicciones confiables con relación a los posibles daños
que causen los radionúclidos en su entorno.
Los modelos matemáticos con que se cuenta son insuficientes
para explicar el comportamiento de los residuos radiactivos a largo
plazo y la cuantificación de los daños que pueden causar en su
entorno. Hace comprender si la cantidad de radiación y de energía
calorífica que liberan los residuos almacenados pueden afectar la
geoquímica local como la mineralogía del suelo y la composición de
los materiales solubles en el agua subterránea.
La necesidad de poder hacer predicciones más confiables para el
futuro obliga a buscar otras maneras de manejar los residuos
radiactivos y de tener mejores mecanismos de acceso y de
observación de los depósitos que se utilicen, para que sea posible
conocer y controlar mejor los riesgos y sus consecuencias. También
es necesario tener los conocimientos suficientes y necesarios para
valorar adecuadamente las ventajas y los riesgos del uso de
materiales radiactivos.
Se producen residuos radiactivos desde que se inicia la
explotación de los yacimientos de uranio, durante los procesos de
excavación y molienda para extraer y concentrar el uranio, así
como, en el enriquecimiento y reprocesamiento que separa al uranio-
235 y el plutonio-239.
Al inicio de la era nuclear se pensó que no era problema
deshacerse de los residuos radiactivos, ya que los residuos de
escasa actividad radiactiva, como herramientas y guantes utilizados
en el manejo de los materiales radiactivos y otros desechos
radiactivos podrían ser enterrados en pozos profundos o cercados
en zonas desiertas. Los residuos de gran actividad radiactiva como
las varillas de combustible agotado, que periódicamente se deben
sacar del núcleo del reactor y aislarlas por miles de años, podrían
volver a ser procesadas para extraer el uranio no utilizado y el
valioso plutonio, que se usa para la fabricación de las bombas y
como combustible de un reactor generador.
Por el temor a que se desencadenara la proliferación de armas
nucleares, se decidió prohibir el reprocesamiento comercial de los
residuos nucleares. Pero ni esto podría eliminar el problema por
completo; ya que las técnicas de reprocesamiento separan sólo el
plutonio de los productos de fisión nuclear (cesio-137, estroncio-
90, yodo-131) que deben ser almacenados por unos 1000 años.
Además como no se pensó a tiempo en una manera de resolver los
problemas técnicos, los residuos se fueron acumulando. Se estima
que en Estados Unidos tienen más de 70 millones de galones de
residuos militares de gran radiactividad, más de 70 millones de pies
cúbicos de residuos radiactivos comerciales y militares de escasa
radiactividad están almacenados en fosas profundas, más de 140
millones de toneladas de desperdicios de uranio están apilados en
montañas en la zona suroeste y unas 7000 toneladas de combustible
agotado de reactores comerciales están almacenadas en recipientes
sumergidos en las piscinas refrigerantes situadas en cada planta
nuclear.
Después de aproximadamente un año de operación de un reactor
nuclear se retiran y sustituir unas 30 toneladas del núcleo de
combustible agotado, que contiene varios productos muy radiactivos
de la fisión nuclear como el cesio-137, el estroncio-90 y el yodo-
131(tienen una vida media de 30 años aproximadamente). Estos
deben ser refrigerados en grandes piscinas con agua durante un año
antes de que puedan ser enterrados. Se calcula que los residuos del
combustible procesados tardan unos 20000 años para
desintegrarse y llegar a concentraciones “seguras” para los seres
vivos y que los residuos no procesados requieren unas 100 veces
más tiempo de desintegración.
Cuando se coloca una varilla de combustible dentro del núcleo
del reactor, ésta no posee mucha radiactividad, el operador puede
manejarla sin correr grandes riesgos, Pero unos años más tarde
cuando se retira del núcleo tiene una radiación de 25000
rems/hora, suficiente para matar a cualquier persona y se debe
mantener aislada durante miles de años.
Los residuos producto de la fisión nuclear representan un
problema mayor. Éstos se almacenan temporalmente en grandes
albercas generalmente ubicadas dentro del mismo reactor atómico,
en espera de que decaiga su actividad radiactiva. Para algunos
materiales basta el almacenaje por 18 meses para reducir más del
90% su potencialidad. En Laguna Verde, Ver. se localizan varias
albercas de decaimiento, con capacidad para almacenar desechos
generados por más de 10 años de operación. En otras plantas del
mundo se dispone de un número mayor de albercas de decaimiento.
Alberca de decaimiento
Los críticos de la industria nuclear consideran que la eliminación
de los residuos de bajo nivel radiactivo no representa ningún
problema técnico pero cuestionan que siga el desarrollo de la
energía nuclear sin que exista un depósito permanente para los
residuos de gran actividad radiactiva. Cada planta nuclear produce
grandes cantidades de residuos de alto nivel radiactivo y es su
eliminación lo que ha causado grandes problemas porque libera
grandes cantidades de calor y radiación.
Los productos de la fisión nuclear de vida corta se generan por
la descomposición de los núcleos de uranio y presentan peligro
durante los primeros 1000 años de aislamiento. Los transuránicos
de larga vida como el plutonio, el americio y el neptunio se forman
cuando los núcleos del uranio absorben neutrones y plantean un
problema durante cientos de miles de años. Cuando se reprocesa el
combustible agotado, se extraen cantidades importantes de
transuránicos, dejando el resto de transuránicos y los productos de
la fisión nuclear de vida corta como residuos.
La radiactividad de las varillas de combustible agotado
disminuye en un factor de 7000. En general, cuanto más grande es
el periodo de vida media menos radiactiva es la sustancia. Como
regla práctica, al multiplicar la vida media de un elemento radiactivo
por 20 se obtiene la cantidad aproximada de cuando la radiactividad
quedará reducida a niveles inocuos o disminuida en un factor de un
millón. Por ejemplo, el plutonio que tiene una vida media de 24000
años, requerirá medio millón de años para ser inocuo.
Una vez llegado el período de decaimiento esperado, los restos
pueden sufrir diferente manejo:
• Introducirlos en contenedores especiales diseñados para
permanecer cientos de años en depósitos subterráneos de
residuos radiactivos.
• Colocarlos dentro de contenedores especiales en depósitos
provisionales y posteriormente mandarlos a depósitos
subterráneos. En estos depósitos superficiales pueden tener
una pérdida significativa de su temperatura inicial y volverse
más manejables.
• <!--[if !supportLists]--><!--[endif]-->Enviarlos a una planta de
reprocesamiento. Este proceso, si bien es muy costoso,
permite reutilizar los materiales radiactivos y generar algunos
subproductos (radioisótopos) útiles en medicina, industria y
agricultura. Por otra parte, los desechos finales después de la
recuperación, serían mucho menores y más manejables, para
ser enviados a un depósito final.
Depósito superficial
Depósito subterráneo
<!--[if !supportLists]-->
Como el agua subterránea podría llevar a los productos
radiactivos de nuevo al medio ambiente, los investigadores están
ideando múltiples barreras para evitar que las aguas subterráneas,
la corrosión, el calor, etc. interfieran con el emplazamiento de los
residuos radiactivos. Los residuos se fusionarán con vidrio,
cerámica o piedras sintéticas en grandes bloques cilíndricos para
encerrar a las sustancias químicas tóxicas y así retrasar la
disolución de los residuos en el agua. Los franceses son los pioneros
en el método del vidriado. Los bloques cilíndricos de vidrio quedarán
sellados dentro de unos botes de acero inoxidable y luego se les
enterrarán a 536 m debajo de la tierra, en un depósito geológico.
Estos dispositivos de seguridad no han pasado de la etapa de
laboratorio.
La radiación y el calor intensos generados por estos botes
podrían desintegrar el vidrio en unos cuantos siglos e incluso alterar
la estabilidad geológica de la cavidad rocosa o salina. El calor
emanado de estos botes de acero podría hacer que se expandiera y
fracturara provocando el escape de los residuos nucleares. Estos
depósitos de residuos de alto nivel están generalmente situados
cerca de depósitos de petróleo o potasa, lo que aumenta la
posibilidad de una excavación accidental que libere los desechos
radiactivos.
Por todo lo anterior, han aumentado las preocupaciones sobre el
volumen en constante aumento de los residuos radiactivos que
producen las plantas nucleares.
Al poner a disposición de la humanidad la energía nuclear, los
físicos y químicos, pusieron una nueva fuente de energía
aparentemente ilimitada pero que es opacada por un riesgo a largo
plazo que le resulta difícil de evaluar al hombre, pues está presente
Hiroshima y Nagasaki por un lado y Chernobil por otro, que han
mostrado con creces la necesidad de tener un mejor conocimiento y
control de la energía nuclear.
Se requiere tener mayor y mejor control de todas las fases de
la generación de la energía nuclear y del manejo subsecuente de los
desechos radiactivos. Es necesario cuidar desde los procesos de
localización de los minerales, las etapas de concentración de los
minerales para la producción del combustible de los reactores hasta
el reprocesamiento de los elementos combustibles de los reactores
nucleares, que aunque usen procesos altamente automatizados sigue
siendo un aspecto muy polémico.
Si los desechos radiactivos son almacenados bajo tierra es
indispensable desarrollar métodos de separación más eficientes de
los elementos radiactivos; construir recipientes más adecuados
para que no se extiendan los materiales peligrosos y encontrar
lugares que causen los menores daños posibles. Si se usan
contenedores temporales y recuperables se debe resolver el
problema de la corrosión o del debilitamiento por la radiación.
También se requiere investigar más acerca de los procesos de
seguridad y de control de las consecuencias de los accidentes en los
reactores.
Como puede verse, en cualquiera de los casos, habrá un desecho
peligroso final que deberá de ser confinado con seguridad para
evitar que dañe el medio ambiente. Lo que pone a prueba el ingenio y
la decisión de gobiernos y empresas, para administrar los procesos
y para generar acciones que eviten el deterioro ambiental a mediano
y largo plazo.
El transporte de desechos radiactivos supone un reto adicional
muy importante. En muchos países el traslado se desechos se hace
en la superficie a través de camiones y trenes, que atraviesan de un
lado a otro los territorios, exponiendo a la población y al ambiente a
cualquier derrame o fuga fruto de un simple accidente de tránsito.
En otros sitios el transporte es por vía marítima; grandes cargueros
transportan diariamente materiales de nucleoeléctricas a centros
de procesamiento ubicados en sitio lejanos como Japón, donde se
cuenta con las principales empresas de tratamiento de
recuperación. Los accidentes en estas vías también son un peligro
latente.
Manejo de desechos radiactivos

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Radiactividad
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Radiacion
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Manejo de desechos radiactivos

  • 1. MANEJO DE DESECHOS RADIACTIVOS Los residuos líquidos y gaseosos son generalmente de mediana intensidad y de mediana o baja vida media. En las plantas nucleoeléctricas provienen, los primeros, de los drenajes del equipo y del piso, mezclados con detergentes y agua. Los gaseosos generalmente acompañan el vapor de agua y se separan de él mediante un condensador Los desechos sólidos son materiales que sufrieron contaminación radiactiva durante la operación radiactiva, entre ellos se encuentran herramientas, ropa o equipo de trabajo y, principalmente, los ensambles de combustible que fueron extraídos de los reactores (en las plantas nucleoeléctricas fundamentalmente) al haber perdido su utilidad. Éstos últimos son los que contienen mayor peligrosidad radiactiva ya que pueden contener una gran cantidad de elementos radiactivos de elevada intensidad. Los líquidos son recogidos con cuidado, filtrados mediante filtros de resinas e intercambio iónico y pueden ser descargados al exterior previa revisión de peligrosidad tóxica. Los gaseosos se extraen del condensador y se llevan a un equipo donde se espera que decaiga su actividad hasta que puedan ser diluidos y arrojados al exterior, previa verificación de su peligrosidad. Los desechos sólidos de baja intensidad se colocan en recipientes de acero, mezclados con resinas (en Laguna Verde, Ver,
  • 2. se utiliza asfalto); así, se almacenan en depósitos protegidos, hasta que decaiga su actividad. Actualmente se piensa que el mejor sitio para los desechos radiactivos es bajo tierra, en los océanos o en el espacio. Pero es necesario conocer las consecuencias de los radionúclidos en los alrededores de los sitios de confinamiento y aumentar la capacidad para hacer predicciones confiables con relación a los posibles daños que causen los radionúclidos en su entorno. Los modelos matemáticos con que se cuenta son insuficientes para explicar el comportamiento de los residuos radiactivos a largo plazo y la cuantificación de los daños que pueden causar en su entorno. Hace comprender si la cantidad de radiación y de energía calorífica que liberan los residuos almacenados pueden afectar la geoquímica local como la mineralogía del suelo y la composición de los materiales solubles en el agua subterránea. La necesidad de poder hacer predicciones más confiables para el futuro obliga a buscar otras maneras de manejar los residuos radiactivos y de tener mejores mecanismos de acceso y de observación de los depósitos que se utilicen, para que sea posible conocer y controlar mejor los riesgos y sus consecuencias. También es necesario tener los conocimientos suficientes y necesarios para valorar adecuadamente las ventajas y los riesgos del uso de materiales radiactivos. Se producen residuos radiactivos desde que se inicia la explotación de los yacimientos de uranio, durante los procesos de excavación y molienda para extraer y concentrar el uranio, así como, en el enriquecimiento y reprocesamiento que separa al uranio- 235 y el plutonio-239.
  • 3. Al inicio de la era nuclear se pensó que no era problema deshacerse de los residuos radiactivos, ya que los residuos de escasa actividad radiactiva, como herramientas y guantes utilizados en el manejo de los materiales radiactivos y otros desechos radiactivos podrían ser enterrados en pozos profundos o cercados en zonas desiertas. Los residuos de gran actividad radiactiva como las varillas de combustible agotado, que periódicamente se deben sacar del núcleo del reactor y aislarlas por miles de años, podrían volver a ser procesadas para extraer el uranio no utilizado y el valioso plutonio, que se usa para la fabricación de las bombas y como combustible de un reactor generador. Por el temor a que se desencadenara la proliferación de armas nucleares, se decidió prohibir el reprocesamiento comercial de los residuos nucleares. Pero ni esto podría eliminar el problema por completo; ya que las técnicas de reprocesamiento separan sólo el plutonio de los productos de fisión nuclear (cesio-137, estroncio- 90, yodo-131) que deben ser almacenados por unos 1000 años. Además como no se pensó a tiempo en una manera de resolver los problemas técnicos, los residuos se fueron acumulando. Se estima que en Estados Unidos tienen más de 70 millones de galones de residuos militares de gran radiactividad, más de 70 millones de pies cúbicos de residuos radiactivos comerciales y militares de escasa radiactividad están almacenados en fosas profundas, más de 140 millones de toneladas de desperdicios de uranio están apilados en montañas en la zona suroeste y unas 7000 toneladas de combustible agotado de reactores comerciales están almacenadas en recipientes sumergidos en las piscinas refrigerantes situadas en cada planta nuclear. Después de aproximadamente un año de operación de un reactor nuclear se retiran y sustituir unas 30 toneladas del núcleo de combustible agotado, que contiene varios productos muy radiactivos
  • 4. de la fisión nuclear como el cesio-137, el estroncio-90 y el yodo- 131(tienen una vida media de 30 años aproximadamente). Estos deben ser refrigerados en grandes piscinas con agua durante un año antes de que puedan ser enterrados. Se calcula que los residuos del combustible procesados tardan unos 20000 años para desintegrarse y llegar a concentraciones “seguras” para los seres vivos y que los residuos no procesados requieren unas 100 veces más tiempo de desintegración. Cuando se coloca una varilla de combustible dentro del núcleo del reactor, ésta no posee mucha radiactividad, el operador puede manejarla sin correr grandes riesgos, Pero unos años más tarde cuando se retira del núcleo tiene una radiación de 25000 rems/hora, suficiente para matar a cualquier persona y se debe mantener aislada durante miles de años. Los residuos producto de la fisión nuclear representan un problema mayor. Éstos se almacenan temporalmente en grandes albercas generalmente ubicadas dentro del mismo reactor atómico, en espera de que decaiga su actividad radiactiva. Para algunos materiales basta el almacenaje por 18 meses para reducir más del 90% su potencialidad. En Laguna Verde, Ver. se localizan varias albercas de decaimiento, con capacidad para almacenar desechos generados por más de 10 años de operación. En otras plantas del mundo se dispone de un número mayor de albercas de decaimiento.
  • 5. Alberca de decaimiento Los críticos de la industria nuclear consideran que la eliminación de los residuos de bajo nivel radiactivo no representa ningún problema técnico pero cuestionan que siga el desarrollo de la energía nuclear sin que exista un depósito permanente para los residuos de gran actividad radiactiva. Cada planta nuclear produce grandes cantidades de residuos de alto nivel radiactivo y es su eliminación lo que ha causado grandes problemas porque libera grandes cantidades de calor y radiación. Los productos de la fisión nuclear de vida corta se generan por la descomposición de los núcleos de uranio y presentan peligro durante los primeros 1000 años de aislamiento. Los transuránicos de larga vida como el plutonio, el americio y el neptunio se forman cuando los núcleos del uranio absorben neutrones y plantean un problema durante cientos de miles de años. Cuando se reprocesa el
  • 6. combustible agotado, se extraen cantidades importantes de transuránicos, dejando el resto de transuránicos y los productos de la fisión nuclear de vida corta como residuos. La radiactividad de las varillas de combustible agotado disminuye en un factor de 7000. En general, cuanto más grande es el periodo de vida media menos radiactiva es la sustancia. Como regla práctica, al multiplicar la vida media de un elemento radiactivo por 20 se obtiene la cantidad aproximada de cuando la radiactividad quedará reducida a niveles inocuos o disminuida en un factor de un millón. Por ejemplo, el plutonio que tiene una vida media de 24000 años, requerirá medio millón de años para ser inocuo. Una vez llegado el período de decaimiento esperado, los restos pueden sufrir diferente manejo: • Introducirlos en contenedores especiales diseñados para permanecer cientos de años en depósitos subterráneos de residuos radiactivos. • Colocarlos dentro de contenedores especiales en depósitos provisionales y posteriormente mandarlos a depósitos subterráneos. En estos depósitos superficiales pueden tener una pérdida significativa de su temperatura inicial y volverse más manejables. • <!--[if !supportLists]--><!--[endif]-->Enviarlos a una planta de reprocesamiento. Este proceso, si bien es muy costoso, permite reutilizar los materiales radiactivos y generar algunos subproductos (radioisótopos) útiles en medicina, industria y agricultura. Por otra parte, los desechos finales después de la recuperación, serían mucho menores y más manejables, para ser enviados a un depósito final.
  • 7. Depósito superficial Depósito subterráneo <!--[if !supportLists]--> Como el agua subterránea podría llevar a los productos radiactivos de nuevo al medio ambiente, los investigadores están ideando múltiples barreras para evitar que las aguas subterráneas, la corrosión, el calor, etc. interfieran con el emplazamiento de los residuos radiactivos. Los residuos se fusionarán con vidrio, cerámica o piedras sintéticas en grandes bloques cilíndricos para encerrar a las sustancias químicas tóxicas y así retrasar la
  • 8. disolución de los residuos en el agua. Los franceses son los pioneros en el método del vidriado. Los bloques cilíndricos de vidrio quedarán sellados dentro de unos botes de acero inoxidable y luego se les enterrarán a 536 m debajo de la tierra, en un depósito geológico. Estos dispositivos de seguridad no han pasado de la etapa de laboratorio. La radiación y el calor intensos generados por estos botes podrían desintegrar el vidrio en unos cuantos siglos e incluso alterar la estabilidad geológica de la cavidad rocosa o salina. El calor emanado de estos botes de acero podría hacer que se expandiera y fracturara provocando el escape de los residuos nucleares. Estos depósitos de residuos de alto nivel están generalmente situados cerca de depósitos de petróleo o potasa, lo que aumenta la posibilidad de una excavación accidental que libere los desechos radiactivos. Por todo lo anterior, han aumentado las preocupaciones sobre el volumen en constante aumento de los residuos radiactivos que producen las plantas nucleares. Al poner a disposición de la humanidad la energía nuclear, los físicos y químicos, pusieron una nueva fuente de energía aparentemente ilimitada pero que es opacada por un riesgo a largo plazo que le resulta difícil de evaluar al hombre, pues está presente Hiroshima y Nagasaki por un lado y Chernobil por otro, que han mostrado con creces la necesidad de tener un mejor conocimiento y control de la energía nuclear. Se requiere tener mayor y mejor control de todas las fases de la generación de la energía nuclear y del manejo subsecuente de los desechos radiactivos. Es necesario cuidar desde los procesos de localización de los minerales, las etapas de concentración de los minerales para la producción del combustible de los reactores hasta el reprocesamiento de los elementos combustibles de los reactores nucleares, que aunque usen procesos altamente automatizados sigue
  • 9. siendo un aspecto muy polémico. Si los desechos radiactivos son almacenados bajo tierra es indispensable desarrollar métodos de separación más eficientes de los elementos radiactivos; construir recipientes más adecuados para que no se extiendan los materiales peligrosos y encontrar lugares que causen los menores daños posibles. Si se usan contenedores temporales y recuperables se debe resolver el problema de la corrosión o del debilitamiento por la radiación. También se requiere investigar más acerca de los procesos de seguridad y de control de las consecuencias de los accidentes en los reactores. Como puede verse, en cualquiera de los casos, habrá un desecho peligroso final que deberá de ser confinado con seguridad para evitar que dañe el medio ambiente. Lo que pone a prueba el ingenio y la decisión de gobiernos y empresas, para administrar los procesos y para generar acciones que eviten el deterioro ambiental a mediano y largo plazo. El transporte de desechos radiactivos supone un reto adicional muy importante. En muchos países el traslado se desechos se hace en la superficie a través de camiones y trenes, que atraviesan de un lado a otro los territorios, exponiendo a la población y al ambiente a cualquier derrame o fuga fruto de un simple accidente de tránsito. En otros sitios el transporte es por vía marítima; grandes cargueros transportan diariamente materiales de nucleoeléctricas a centros
  • 10. de procesamiento ubicados en sitio lejanos como Japón, donde se cuenta con las principales empresas de tratamiento de recuperación. Los accidentes en estas vías también son un peligro latente.