S'entén per gestió de residus nuclears com el conjunt d'activitats que condueixen a la seva reutilització, la seva desaparició o la seva neutralització i evacuació a llocs adequats.
El tractament d'aquests tipus de residus s'ha de realitzar garantint la seguretat a llarg termini.
Els residus nuclears de baixa i mitja activitat són aquells les principals partícules radioactives tenen un període de semidesintegració inferior o igual a 30 anys.
La gestió de materials radioactius engloba totes les tasques administratives i tècniques necessàries per a:
-
la manipulació
-
el tractament
-
el condicionament
-
el transport des de la central nuclear a centre d'emmagatzematge.
-
l'emmagatzematge
Aquestes accions han de tenir en compte tant els factors econòmics com els de seguretat. Un dels accidents nuclears més importants va succeir a la planta de tractament de residus nuclears de Tokaimura. En aquest accident Hisashi Ouchi, un treballador de la planta va rebre la dosi més alta de radiació que un ésser humà hagi rebut mai.
La major part d'aquest tipus de residus prové de tot tipus d'instal·lacions nuclears: d'una central nuclear, de centres mèdics amb programes de radioteràpia o radiodiagnòstic, i altres instal·lacions on s'utilitzi l'energia nuclear. En el desmantellament de les centrals nuclears es generen residus d'alta activitat però també de baixa i mitja activitat.
En el sistema nuclear espanyol, aquest procés està regulat pel Consell de Seguretat Nuclear (CSN).
Com es realitza l'aïllament de residus nuclears?
L'aïllament de residus nuclears es realitza mitjançant la interposició de barreres naturals i artificials entre els residus radioactius i l'ésser humà. Les barreres impedeixen la fuita de radionúclids a el medi ambient.
L'objectiu és suprimir totes les vies d'escapament a l'entorn, impedint o retardant la migració dels radionúclids a través d'l'aigua subterrània cap a la superfície.
Les barreres naturals estan constituïdes per formacions geològiques diverses. Les barreres artificials estan compostes per matrius d'immobilització, parets de formigó i argiles especials.
Les quatre barreres emprades per contenir les matèries radioactives són les següents:
Barrera química
La barrera química immobilitza el residu en una matriu sòlida, estable i duradora, que sigui inert. Aquesta operació es coneix com condicionament. Els materials més emprats per a la matriu són: ciment, asfalt i polímers. Aquests materials inclouen els elements químics de la taula periòdica idonis per no deixar passar àtoms radioactius.
Barrera física
La barrera física és el contenidor on estan confinats els residus nuclears immobilitzats evitant així el seu contacte amb l'exterior i la possible dispersió de material radioactiu. Els contenidors són bidons metàl·lics, resistents a la corrosió i amb una elevada conductivitat d'energia calorífica que permet l'evacuació de la calor residual.
Barrera d'enginyeria
Des del punt de vista de l'enginyeria aquesta barrera està constituïda per les estructures, blindatges i sistemes d'emmagatzematge.
Barrera geológica
La barrera geològica està constituïda per la formació geològica de l'escorça terrestre on s'emmagatzemen els residus nuclears. Ha de ser estable i impermeable, detenint així la fuita dels elements radioactius a l'entorn en el cas que superessin les tres barreres anteriors.
Què és el condicionament de residus radioactius?
El condicionament de residus nuclears està constituït per una sèrie de processos. Aquests processos van des de la producció dels residus, fins que són emmagatzemats en bidons, després del seu tractament i immobilització.
Un residu de baixa i mitjana activitat radioactiva pot fraccionar en dues parts.
Una part d'aquest residu nuclear està descontaminada, conté gairebé tot el volum total de l'residu original i posseeix una baixa activitat radioactiva. L'altra part és una concentració de material radioactiu de petit volum i amb activitat radioactiva pròxima a la de l'residu nuclear original, que es transforma en:
-
Un producte sòlid, en el cas de residus nuclears líquids.
-
Un sòlid compacte en el cas de residus nuclears sòlids.
Quines són les fases de l'acondicionament?
El condicionament consta de tres fases:
Pretractament
En el pretractament es classifiquen els residus nuclears (segons l'activitat de la seva radioactivitat, període de semidesintegració i composició química), es trossegen, es descontaminen i s'emmagatzemen per decaïment radioactiu i transport.
Tractament principal
En el tractament principal es redueix el volum de l'residu nuclear i es concentra l'activitat nuclear en aquest volum reduït. D'aquesta manera s'optimitza la capacitat d'emmagatzematge de les instal·lacions.
En els residus nuclears líquids, se separa el radionúclid de la solució on estan dissolts mitjançant precipitació química, centrifugació, filtració, evaporació i intercanvi iònic, i posteriorment es concentra.
Els residus nuclears sòlids solen ser compactats, obtenint unes petites "pastilles" amb la suficient resistència com per evitar la seva expansió. Aquestes pastilles s'introduiran en un contenidor més gran i s'han d'immobilitzar amb ciment. Els residus radioactius sòlids orgànics i biològics, i els líquids combustibles s'incineraran, immobilitzant també amb ciment les seves cendres.
Immobilització i envasat
A la immobilització i envasat s'immobilitzen tots els components de l'residu mitjançant processos de solidificació (amb ciment). De manera s'aconsegueix que el producte sòlid obtingut sigui químicament inert, resistent a el foc, estable enfront a radiacions, insoluble a l'aigua i conductor de la calor residual. El producte sòlid i el seu contenidor es denominen embalum, i garanteixen la immobilitat dels radionúclids.