US

Piscina de combustible nuclear gastat

Plutoni - combustible nuclear

El plutoni és un element químic, amb símbol Pu i nombre atòmic 94 que pertany a la sèrie dels elements actínids. El Plutoni té 16 isòtops, tots ells radioactius. L'element és un metall platejat i presenta 5 estructures cristal·lines diferents.

Químicament el plutoni és un material molt actiu. Pot formar compostos amb tots els elements no metàl·lics, excepte els gasos nobles. El metall es dissol en àcids i reacciona amb aigua, encara que moderadament en comparació amb els àcids.

Encara que es poden trobar traces a la naturalesa, tots els isòtops de plutoni són d'origen artificial.

Radioactivitat del plutoni

L'isòtop amb un major interès químic és el plutoni-239. Es forma als reactors nuclears. És fissionable però pot capturar també neutrons per formar isòtops superiors de plutoni. El plutoni-239 s'empra com a combustible nuclear a la producció d'isòtops radioactius per la recerca i com a agent fissionable en armes nuclears.

El plutoni-238 s'utilitza en fonts de calor per a aplicacions espacials, generadors de calor termoelèctrics i s'ha emprat en marcapassos cardíacs.

Una característica important de molts dels isòtops del plutoni és que presenten el fenomen de la fissió espontània, en el qual es pot dividir el nucli de forma espontània sense necessitat de ser bombardejat per cap neutró.

Origen del plutoni

El plutoni es produeix quan el combustible nuclear es crema en els reactors nuclears convencionals. El combustible irradiat procedent dels reactors nuclears està format fonamentalment per urani (amb un percentatge del 96%, aproximadament) i plutoni (amb un percentatge una mica inferior a l'1%).

El combustible gastat es pot gestionar de dues maneres diferents a llarg termini:

  • Gestió de cicle obert. En el cicle obert es considera que el combustible gastat és un residu radioactiu d'alta activitat des del moment de la seva descàrrega del reactor i s'emmagatzema de manera definitiva.
  • Gestió de cicle tancat. El cicle tancat consisteix a sotmetre al combustible gastat a un procés mecànic-químic, conegut com reelaboracióno reprocés, que permet separar l'urani i plutoni que encara contenen productes de fisióny transurànics. L'urani i plutoni recuperats s'empren per fabricar nou combustible i els productes de fisión dels transurànics constitueixen el residu d'alta activitat.

Funció del plutoni en els reactors nuclears

A mesura que es va generat plutoni a l'interior del combustible dels reactors nuclears, aquest plutoni també fissiona, col·laborant amb l'urani en la producció d'energia. Durant el procés, també s'originen altres isòtops de plutoni; alguns són absorbents de neutrons i d'altres són isòtops fissionables.

Depenent del temps de irradiacióno del o grau de cremat a què s'arribi la proporció d'aquests isòtops de plutoni en el combustible. A cremats reduïts la proporció dels isòtops fisibles és molt alta, mentre que a cremats alts aquesta proporció es redueix.

En els reactors comercials, els elements combustibles romanen al reactor llargs temps fins que l'acumulació de productes de fisióny el consum del material fissionable anul · len la seva contribució al funcionament del reactor.

Gestió del plutoni recuperat en els reactors nuclears

En el combustible gastat queden entre 7 i 8 quilograms per tona de plutoni sense cremar. Aquest plutoni, recuperat en el reprocés, es pot usar per substituir l'urani-235 en el combustible nuclear, fabricant pastilles d'òxid d'urani i òxid de plutoni barrejats, (combustible MOX).

El combustible MOX pot substituir el combustible d'urani enriquit en els reactors nuclears d'aigua lleugera.

Perillositat del plutoni sobre la salut

El plutoni és radioactiu i tòxic. Però encara que de vegades s'ha descrit en els mitjans com la substància més tòxica coneguda pels humans hi ha substàncies que ho són molt més. El radi d'ocurrència natural és al voltant de 200 vegades més radiotòxic que el plutoni, i algunes toxines orgàniques com la toxina botulínica són bilions de vegades més tòxiques que el plutoni.

El principal tipus de radiació que emet (radiació alfa) no pot travessar un full de paper, és a dir, una fina capa d'un material pot aturar la radiació. Tampoc no pot travessar la pell.

El que fa realment perillós al plutoni és la seva radiotoxicitat. La radiació que emet (alfa) quan s'ha ingerit o inhalat, pot produir càncer de pulmóno càncers d'altres tipus segons on estigui dipositat en el cos. En quantitats considerablement majors poden causar enverinament agut per radiació i mort si són ingerits o inhalats.

El plutoni ha estat usat en explosius durant molt de temps. En les proves atmosfèriques d'armes nuclears s'han alliberat grans quantitats de plutoni que posteriorment cauen i es dipositen a terra.

No és probable que els éssers humans es vegin exposats al plutoni, però de vegades té lloc com a resultat de fuites accidentals durant el seu ús, transport o abocament.

Quan es respira, el plutoni pot romandre als pulmons o moure's fins als ossos o altres òrgans. Generalment roman en el cos durant molt de temps i exposa els teixits del cos contínuament a radiació. Després d'uns pocs anys això podria resultar en un desenvolupament de càncer.

El que és més, el plutoni pot afectar l'habilitat de resistir malalties i la radioactivitat del plutoni pot causar fallada reproductiu.

Efectes ambientals del plutoni

El plutoni es troba present de forma natural en quantitats molt petites. No obstant això, el plutoni té altres vies d'entrada al medi ambient a través de fuites de reactors nuclears, plantes de producció d'armes, i instal·lacions d'investigació. Especialment en les proves d'armes nuclears.

El plutoni pot entrar en les aigües superficials per fuites accidentals i abocaments de deixalles radioactives. El sòl pot contaminar-se amb plutoni a través de la pluja radioactiva durant les proves d'armes nuclears. El plutoni es mou lentament cap avall a terra, fins a les aigües subterrànies.

Les plantes absorbeixen baixos nivells de plutoni, però aquests nivells no són prou alts com per provocar biomagnificació del plutoni en la cadena alimentària, o acumulació en els cossos d'animals.

valoración: 3.1 - votos 7

Referències

Yosoynuclear - Preguntas y respuestas sobre el plutonio

Lenntech - Plutonio - Pu

Última revisió: 14 de abril de 2014