Manejo desechos

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.

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:

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.