Producción de los Residuos Radiactivos
¿Dónde se producen los residuos radiactivos?
Hay dos grupos de actividades en las que se producen residuos radiactivos:
El primer grupo se corresponde con la generación de energía eléctrica por medio de las centrales nucleares. Es el grupo más importante. Se incluyen los residuos de las distintas etapas del ciclo del combustible nuclear: minería, fabricación de elementos combustibles y todas las actividades asociadas a su utilización en los reactores nucleares.
Además hay que añadir los residuos generados en la fase de cierre de las plantas. Todos los residuos relativos al combustible o a elementos en contacto con él van a generar residuos de alta actividad (RAA), y suponen alrededor del 95% de la producción total.
El segundo grupo lo integran los residuos generados por las aplicaciones no energéticas de la energía nuclear: la producción de isótopos radiactivos, la investigación, la medicina, la industria, la agricultura, etc.
Este grupo se conoce como el de los “pequeños productores”, porque incluso en los países de tecnología más avanzada, el volumen de residuos que generan es pequeño, siendo siempre inferior al 10%, pero esto no quiere decir que su correcta gestión no sea igual de rigurosa. En este caso se generan residuos de baja y media actividad (RBMA) y de muy baja actividad (RBBA).
En la Unión Europea, el volumen anual de residuos radiactivos a gestionar es de unos 37.000 m3, la mayor parte de estos son residuos de baja actividad y corto periodo radiactivo y el resto se corresponde con combustible gastado de alta y media actividad provenientes del reproceso.
1. Residuos Radiactivos provenientes de aplicaciones energéticas
Residuos en la minería del uranio y en la fabricación de concentrados y combustible nuclear
En la minería del uranio, los materiales residuales son sólidos constituidos por partes de roca extraída que tienen un contenido tan bajo en uranio que no es rentable su aprovechamiento (estériles), que se acumulan en las denominadas escombreras, dentro de la zona de la mina de forma que su lixiviación y erosión sea mínima.
En la fase de fabricación de concentrados, el uranio se somete a un tratamiento físico-químico para aumentar el contenido de uranio en el mineral, obteniéndose un concentrado de uranio. Los principales materiales residuales son los restos de mineral de los que se ha separado el máximo posible de uranio, estériles de planta, que se apilan en los denominados diques de estériles, que generalmente se localizan dentro del recinto de la propia fábrica.
Una vez concentrado el uranio debe ser purificado y transformado hasta la fabricación de las pastillas de combustible de óxido de uranio, hasta finalizar con la fabricación y ensamblado de las barras de combustible. En todas estas actividades se generan pequeñas cantidades de residuos de baja actividad.
Residuos de operación de las Centrales Nucleares
Dentro de la operativa normal de una Central Nuclear se generan también algunos residuos con radiactividad, como drenajes de equipos y suelos procedentes de los sistemas de purgas y recogida de fugas de equipos; residuos de descontaminación generados en la eliminación de partículas de polvo superficiales de componentes y herramientas, o bien de partículas concentradas en los sistemas de descontaminación. También se generan residuos de lavandería provenientes de las prendas de vestir (monos) y material de limpieza diverso lavado dentro de la propia instalación.
Combustible gastado de las Centrales nucleares
El combustible nuclear está constituido por un conjunto de pastillas cerámicas cilíndricas de óxido de U-238, con un grado variable de enriquecimiento en U-235 (inferior al 5%) colocadas dentro de tubos de una aleación de circonio, y ensambladas en una estructura que conforma el elemento combustible.
Durante el tiempo que está en el reactor, y debido al flujo neutrónico al que está sometido, tienen lugar reacciones de captura neutrónica y de fisión nuclear de parte del uranio y de otros radionucleidos generados, dando lugar a productos de fisión, productos de activación y a la generación de plutonio y actínidos minoritarios.
El combustible gastado de los reactores nucleares, cuyo aspecto es igual al del combustible nuevo, emite radiación alfa, beta y gamma, además de generar calor como consecuencia de la desintegración radiactiva.
La diferencia entre ambos es su composición química. Mientras que el combustible nuevo está constituido únicamente por óxido de uranio, tras su paso por el reactor el combustible gastado presenta una composición en la que, además del óxido de uranio inicial, están presentes casi todos los elementos de la tabla periódica.
Las cantidades y características de los distintos componentes del combustible irradiado dependen de su enriquecimiento inicial en U-235 y del grado de quemado del combustible.
El combustible gastado también se puede reprocesar para recuperar parte del uranio y el plutonio presente para ser utilizado nuevamente como material energético, quedando a su ver un residuo restante a tratar.
Residuos generados en el desmantelamiento de las centrales nucleares
Los principales materiales radiactivos de una central nuclear, aparte del combustible gastado, van a ser hormigones y estructuras de relleno, materiales férricos (tuberías, equipos, etc.) y otros materiales de aluminio y aleaciones diversas.
La clausura de una instalación nuclear se aborda en 3 etapas o niveles de clausura:
- Nivel 1. Mantenimiento de la instalación en situación de parada segura, incluyendo la retirada del combustible gastado, los residuos de operación y aquellos edificios auxiliares no indispensables.
- Nivel 2. Se desmantelan las partes activas de la instalación, excluido el reactor.
- Nivel 3. Se procede al desmantelamiento total de la instalación, dejando el emplazamiento en condiciones de uso sin ningún tipo de restricción.
Residuos generados en el desmantelamiento de la Central José Cabrera
Una vez se produce la parada definitiva de una central nuclear, se procede lo antes posible a la retirada de todo el combustible gastado, tanto en el núcleo del reactor como el almacenado en las piscinas.
En el caso de los reactores de agua ligera, se procede a la concentración y solidificación con cemento del agua de refrigeración y otros líquidos con radiactivos, obteniendo residuos sólidos de baja o media actividad que se retiran de la central, junto con el resto de residuos de igual nivel radiactivo.
Posteriormente se procede a la descontaminación, que son las operaciones de limpieza de pequeños depósitos de residuos en bombas, circuitos, equipos, etc. Y por último se realiza el desmantelamiento de la instalación, que es el desmontaje y demolición de todas las estructuras de la central. El 85% del total de una central nuclear nunca llega a ser radiactivo ni se contamina y por tanto son residuos y escombros convencionales.
2. Residuos radiactivos procedentes de aplicaciones no energéticas
Residuos radiactivos que se producen en las actividades médicas con isótopos
Como consecuencia de la utilización y manipulación de isótopos no encapsulados en medicina nuclear para el diagnóstico y tratamiento de pacientes, se produce una pequeña cantidad de residuos radiactivos de período corto y de baja concentración, que, no obstante, deben gestionarse siguiendo todos los criterios y normas legales previstos.
Los residuos procedentes de las dosis administradas y que son eliminados por los pacientes ingresados son sustancias radiactivas líquidas. Dada su vida media corta, en general, tras un período de espera en depósitos protegidos pierden gran parte de su actividad, pudiendo ser vertidos en la red de desagüe previa dilución, utilizándose sistemas de vertidos lentos y controlados.
Los residuos sólidos provienen de fuentes de calibración gastadas, jeringas contaminadas, tubos y viales utilizados en técnicas analíticas, así como productos contaminados por los pacientes ingresados, como ropas de cama, pijamas y otros objetos cuya contaminación será previamente comprobada. Deben ser generalmente almacenados hasta perder su actividad en recipientes con los blindajes apropiados, y sólo en el caso de persistir esta actividad a niveles valorables serán retirados por la Empresa Nacional de Residuos Radiactivos (ENRESA) para su almacenamiento definitivo en lugares adecuados.
En cuanto a los residuos gaseosos, vapores o partículas radiactivas en suspensión que se generan, habrá de tenerse en cuenta que los trabajadores de estas instalaciones radiactivas no superen nunca los límites permitidos de inhalación anual, utilizando sistemas de ventilación adecuados.
Para la expulsión del aire contaminado deberá considerarse la posible utilización de medios de dilución o filtros con objeto de no sobrepasar los límites máximos permitidos de concentración de sustancias radiactivas en el aire.
En los servicios de medicina nuclear, considerados por la legislación como instalaciones radiactivas de segunda categoría, deben seguirse unas normas de protección radiológica para evitar riesgos de irradiación externa y de contaminación tanto en los pacientes como en el personal que trabaja en el servicio. Así mismo deberán efectuarse una serie de controles dosimétricos de contaminación de superficies, lugares y personas con la periodicidad conveniente y tener previstas una serie de actuaciones en caso de emergencia o accidente.
En los servicios de radioterapia se generan residuos sólidos en forma de fuentes encapsuladas (pilas de cobalto, agujas, alambres o semillas de material radiactivo) de muy poco volumen pero de actividad media. Debe llevarse un registro de los movimientos de cada fuente, pruebas de hermeticidad y tener previstas actuaciones ante incidentes o accidentes. La retirada de las fuentes del servicio se realizará por la empresa autorizada (ENRESA).
Residuos radiactivos producidos en instalaciones industriales y centros de investigación
En las instalaciones industriales se utilizan fuentes encapsuladas. Las de menos actividad se emplean en procesos de control, mientras que para ensayos no destructivos en construcciones metálicas por gammagrafía se hace necesario el uso de fuentes de mayor actividad. También se realizan esterilizaciones de material sanitario o de alimentos con fuentes de más alta actividad, como el Cesio-137. En todo caso, estas fuentes, al final de su vida útil, son consideradas residuos de baja y media actividad.
En los centros de investigación, los residuos proceden de reactores de enseñanza e investigación, celdas calientes metalúrgicas, plantas piloto y servicios de descontaminación. Estos residuos son de naturaleza física, química y radiactiva muy variable y pueden cubrir toda la escala de clasificación de los residuos radiactivos.