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GESTION DE RESIDUOS RADIOACTIVOS

Alberto Manzini

PERSPECTIVAS DE LA GENERACION NUCLEOELECTRICA EN AMERICA LATINA Y EL CARIBE

olade26 – 28 de enero de 2010

Comisión Nacional de Energía Atómica

Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos 1



RESIDUOS RADIOACTIVOS1 cm3

RESIDUOS TOXICOS Y PELIGROSOS

1.000 cm3

RESIDUOS INDUSTRIALES(totales)

10.000 cm3

RESIDUOS CONVENCIONALES(urbanos)55.000 cm3

RELACION DE GENERACION DE DISTINTOS TIPOS DE RESIDUOS



SON MATERIALES QUE CONTIENEN ELEMENTOS RADIACTIVOS PARA LOS CUALES NO ESTÁ

PREVISTO NINGÚN USO FUTURO Y CUYOS VALORES DE ACTIVIDAD EXCEDEN LOS LÍMITES

ESTABLECIDOS POR LA AUTORIDAD REGULATORIA NUCLEAR PARA SU DISPERSIÓN EN EL AMBIENTE.

POR SUS CARACTERÍSTICAS RADIOLÓGICAS, REQUIEREN SER GESTIONADOS EN FORMA

ADECUADA PARA PROTEGER A LA POBLACIÓN Y AL MEDIO AMBIENTE.

¿QUÉ SON LOS RESIDUOS RADIOACTIVOS?



ACTIVIDAD(TOXICIDAD)

1

0

Período desemidesintegració

n

TIEMPO

½

Después de 10 períodos la actividad es 1000 veces menor que la inicial

Emiten radiaciones ionizantes ( α , β, γ ). La actividad decae con el tiempo.

Residuo radioactivo

Residuo químico

ELEMENTOS RADIACTIVOS



ELEMENTOS RADIOACTIVOS

Algunos elementos radioactivos presentes en la naturaleza

4.470.000.000 añosUranio-2381.600 añosRadio-226

704.000.000 años

244.100 años

14.000.000.000 años

Período

Uranio-235

Uranio-234

Torio-232

Elemento

3,8 díasRadón-222

1.280.000.000 años

Potasio-40

5.730 añosCarbono-14

PeríodoElemento

Algunos elementos presentes en los residuos radioactivos

Elemento Período Elemento Período

Tritio – 3 12 años Cesio - 137 30 años

Carbono 14 5.730 años Plutonio - 239 24.000 años

Cobalto - 60 5 años Plutonio - 240 6.600 años

Estroncio -90 28 años Americio - 241 430 años



ESTRATEGIAS DE GESTIÓN DE RESIDUOS EN GENERAL

DILUCIÓN O CONFINAMIENTO

Industriaconvencional

Industrianuclear



ACTIVIDADES QUE GENERAN RESIDUOS RADIOACTIVOS

OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE CENTRALES NUCLEARES

OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE REACTORES DE INVESTIGACIÓN

PRODUCCIÓN DE RADIOISÓTOPOS

APLICACIONES DE RADIOISÓTOPOS: - EN MEDICINA - EN INDUSTRIA - EN INVESTIGACIONES

FABRICACIÓN DE COMBUSTIBLES NUCLEARES

CLAUSURA Y DESMANTELAMIENTO DE INSTALACIONES NUCLEARES

EXPLOTACIÓN Y PURIFICACIÓN DE MINERALES DE URANIO



COMPOSICION TIPICA DE RESIDUOS RADIACTIVOS

Fuente ~ 75 - 80 % De centrales nucleares

~ 20 - 25 % De reactores de investigación, producción de radioisótopos, actividades industriales, medicina, investigación

Composición ~ 40 - 80 % Orgánicos (textiles, madera, plásticos, papel, elastómeros, etc.)

~ 20 - 60 % Inorganics (metales, vidrio, cemento, ceramicos, etc.)

Estado físico ~ 80 - 100 % Sólidos

~ 0 - 20 % Líquidos y barros



COMPOSICION TIPICA DE RESIDUOS RADIACTIVOSGenerados en centrales nucleares

Residuos de alto nivel~ 1-2 %

Residuos de medio nivel~ 10 -15 %

Residuos de bajo nivel ~ 85- 90 %

LLW 90%

ILW 9% HLW 1%



En Argentina se ha adoptado un criterio de clasificación basado en el sistema de disposición final propuesto para cada clase de residuo.

Es decir, según las soluciones a poner en práctica para lograr el confinamiento y aislamiento requerido en cada caso.

RESIDUOS DE LA MINERÍA DEL URANIO: Por sus características constituyen una clase diferenciada que requiere ser dispuesta en el mismo lugar donde se origina

CLASIFICACIÓN DE LOS RESIDUOS RADIACTIVOS

CLASE DE RESIDUO

PERIODO(años)

CONCENTRACION DE EMISORES [c]

SISTEMA DE DISPOSICIO

N

CONTROL INSTITUCION

ALBETA-GAMA(GBq / t)

ALFA(MBq / t)

BAJO NIVEL

T1/2 < 30 [c] < 37 < 370 Sistema superficial

con mejoras de ingeniería

50 años

MEDIO NIVEL

T1/2 < 30 37 < [c] < 3.700

< 370 Repositorio monolítico

cercano a la superficie

300 años

ALTO NIVEL

T1/2 > 30 [c] >

3.700> 370

Repositorio geológico profundo

No aplicable



ETAPAS DEL CICLO DE COMBUSTIBLE NUCLEAR



RESIDUOS GENERADOS EN CENTRALES NUCLEARES Origen de los contaminantes

PARTES METÁLICAS

(reactor – elemento combustible)

AGUA PESADA

(moderador / refrigerante)

ELEMENTO COMBUSTIBLE

Productos de activación:

C-60, Ni-63, Zn-65, Nb-94

• Gases (en solución ó

adsorbidos sobre partículas)

• Iones (en solución ó

adsorbidos sobre partículas)

Filtros mecánicos

Resinas de intercambio iónico

Filtrado + Control de emisión

Uranio + elementos transuránicos:

U-235, U-238, Pu-238, Pu-239, Pu-240, Pu-241, Am-241, Cm-242, Cm243, Cm-244

Productos de fisión:

Sr-90, Tc-99, Sb-125, I-129, Cs-137

Productos de activación: H-3, C-14

• Partículas en suspensión



RESIDUOS GENERADOS EN CENTRALES NUCLEARES Origen de los contaminantes

CompactablesNo

compactables

Sólidos

Resinas Agotadas

Filtros Agotados

Partes metálicas

Acondicionamiento

Moderador / refrigerante con contaminantes

Filtros + Resinas + Desgasificado

ALMACENAMIENTO

“Pérdidas”

ALMACENAMIENTO

ALMACENAMIENTO

Concentrados de evaporador / Barros

ALMACENAMIENTO



RESIDUOS VS. DESECHOS

D E S E C H O S

EFLUENTES

RESIDUOS

MATERIAL DESREGULABLE



EFLUENTES RADIACTIVOS

MEDIO AMBIENTE

SISTEMAS DE TRATAMIENTO

SOLIDIFICACIÓN O

INMOVILIZACIÓN

AISLACIÓN DEL MEDIO

AMBIENTE

EFLUENTES

OTROS RESIDUOS

RESIDUOS CONCENTRADOS

RESIDUOS

LÍQUIDOS O GASEOSOS



Se entiende por gestión de los residuos radiactivos al conjunto de todas las actividades (técnicas, científicas, económicas y administrativas) necesarias para el manejo seguro de los mismos.

PRINCIPAL OBJETIVO DE LA GESTIÓNAislar los residuos radiactivos de la biosfera el tiempo necesario para que su radiactividad haya decaído a un nivel tal que su eventual reingreso a la misma no implique riesgos para el hombre y el ambiente.

Para ello se deben ejecutar todas las etapas de la gestión mediante el estricto cumplimiento de las normas y de las licencias otorgadas por la Autoridad Regulatoria Nuclear.

GESTIÓN DE RESIDUOS RADIACTIVOS



GESTIÓN DE RESIDUOS RADIOACTIVOS

CRITERIOS BÁSICOS: MINIMIZACIÓN DE VOLUMEN EN LA GENERACIÓN Y EN LA GESTIÓN

PROTECCION DE LA SALUD DE LA POBLACION Y DEL AMBIENTE

NO TRANSFERIR CARGAS A LAS GENERACIONES FUTURAS

OPTIMIZAR LA GESTION DE LOS RESIDUOS EN TODAS SUS ETAPAS

DISPOSICIÓN FINAL EN FORMA SEGURA



ETAPAS PRINCIPALES

Segregación Caracterización y clasificación Recolección y transporte Pre-tratamiento y Tratamiento Acondicionamiento para disposición final Disposición final Etapa más importante

ETAPAS INTERMEDIAS

Almacenamientos temporarios o interinos

ETAPAS DE LA GESTIÓN DE RESIDUOS RADIACTIVOS



ACTIVIDADES INVOLUCRADAS EN LA GESTIÓN DE RESIDUOS RADIACTIVOS

REGISTRAR para informar

CARACTERIZAR medir o estimar

CARACTERIZAR REGISTRARSEGREGAR= +SEGREGAR separar para minimizar

EL GENERADORLa gestión de los residuos comienza en el lugar donde se generan

¿Qué hacer para solucionar esta cuestión sin aumentar los

costos?Problema …..

SOLUCIÓN +

COSTOS



SEGREGACIÓNEl objetivo principal es reducir el volumen de los residuos generados; dependiendo de la complejidad de la instalación puede ser o no una tarea sencilla.

¿Cómo lograrlo?

- Separando los residuos activos de los no activos.

- Separando los residuos activos según los distintos tipos

- Recuperando los productos que pueden reciclarse

¿Qué tipos de residuos se manejan?

SÓLIDOS Compactables No Compactables Húmedos Biológicos

Papeles

Plásticos

Herramientas

Filtros

Barros

Resinas

Geles

Animales

LIQUIDOS Acuosos Orgánicos



CARACTERIZACIÓNEl objetivo principal es conocer con la mayor precisión posible las propiedades del residuo.

¿QUÉ PROPIEDADES SE MIDEN O ESTIMAN? Físicas (volumen – peso) Químicas (composición química) Radiológicas (actividad de los radionucleídos relevantes)

¿POR QUÉ ES NECESARIO?Para realizar una correcta clasificación del residuo radiactivo, segregar según sus características y mantener un inventario radiológico y registro actualizado.

El éxito del tratamiento y acondicionamiento depende en gran parte del conocimiento de la naturaleza y composición del residuo a ser procesado. La caracterización permite la aplicación de procesos específicos seguros y económicos.



REGISTROSEl objetivo principal es documentar la información disponible de los residuos radiactivos generados que resulte relevante para su posterior gestión.

¿QUÉ SE HACE CON LOS REGISTROS? clasificarlos y conservarlos el tiempo necesario informar al PNGRR (Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos) informar a la ARN (Autoridad Regulatoria Nuclear)

“Declaración del Generador de Residuos”La trazabilidad de los residuos es controlada a partir de la información dada por el generador, la cual debe estar basada en análisis de laboratorio, mediciones de actividad, estimaciones aprobadas, o certificado de origen (fuentes en desuso).

La conservación de los registros correspondientes a residuos históricos podría haber evitado la necesidad de caracterizarlos en la actualidad con técnicas más difíciles y costosas.

Un ejemplo importante



RECOLECCIÓN Y TRANSPORTE

RECOLECCIÓN

Comprende las actividades técnico administrativas para transferir los residuos del Generador al Gestionador.

TRANSPORTE

El transporte de materiales radiactivos entre los cuales están incluidos los residuos se lleva a cabo de acuerdo al “Reglamento para transporte seguro de materiales radiactivos” del OIEA



TRATAMIENTO

TRATAMIENTO

SÓLIDOS LÍQUIDOS

IncineraciónCompactaciónSupercompactación

EvaporaciónFiltraciónIntercambio iónicoOsmosis inversaPrecipitaciónFloculación

Son aquellas operaciones que permiten transforman los residuos radiactivos en una forma adecuada para su transporte, almacenamiento, acondicionamiento o disposición final.



Su objetivo es producir bultos de residuos radiactivos que cumplan con las condiciones de aceptación del repositorio correspondiente (tipos de elementos radiactivos que contienen, actividades específicas, etc.)

•Compactación: Para reducir el volumen de los residuos sólidos cuyas características físicas lo permitan (sólidos compactables).

•Inmovilización: Inclusión de los residuos líquidos y de los sólidos no-compactables en una matriz estable que constituye la primera barrera en el sistema de disposición final.

ACONDICIONAMIENTO

INMOVILIZACIONResiduos de bajo y medio nivel

Matrices: cementos, bitumen, polímerosEnvasado: tambores metálicos de 200 litros

Residuos de alto nivel

Matrices: vidrios, cerámicosEnvasado: contenedores metálicos

especiales



ACONDICIONAMIENTO PARA DISPOSICIÓN FINAL

Vitrificación(Residuo de alto

nivel)

Cementación(residuo de medio

y bajo nivel)



ALMACENAMIENTO

Contenedores y tambores Fuentes selladas



OBJETIVOAislar los residuos radiactivos de la biosfera durante el tiempo necesario para que su radiactividad haya decaído a un nivel tal que su eventual reingreso a la misma no implique riesgos parael ser humano ni efectos sobre el medio ambiente que no sean aceptables en el presente.

ESTRATEGIAInstalar los residuos radiactivos en sistemas de disposición final (repositorios), de manera de interponer entre ellos y el ambiente un sistema de barreras múltiples, redundantes e independientes, de modo que la falla de alguna de ellas no comprometa la seguridad del sistema.

DISPOSICIÓN FINAL DE RESIDUOS RADIACTIVOS: LA ETAPA MÁS IMPORTANTE DE LA GESTIÓN



DISPOSICIÓN FINAL DE RESIDUOS RADIACTIVOS

SISTEMA DE BARRERAS MÚLTIPLES, REDUNDANTES E INDEPENDIENTES

NATURALES:Formaciones geológicas en las que se instalan los sistemas de confinamiento

ARTIFICIALES:Barreras de ingeniería que se agregan para aumentar el grado de confinamiento

Ejemplos: Matriz en la que están contenidos los residuos acondicionadosContenedores (simples o múltiples)Materiales de sellado (arcillas, etc.)



BIOSFERA

BARRERAS

1 QUIMICA (inmovilización)

2 FISICA (contenedor)

3 INGENIERIA (instalación)

4 GEOLÓGICA (terreno)RESIDUO

DISPOSICIÓN FINAL DE RESIDUOS RADIACTIVOSBarreras

12

34



COBERTURA A LARGO PLAZO GALERÍA INSPECCIÓN

CELDAS CONCOBERTURA PROVISIONAL

TECHADO MÓVIL

CONTENEDORES

TIERRA VEGETAL

GRAVA GRUESA

CAPA IMPERMEABILIZANTEDE ARCILLA COMPACTADA

IMPERMEABILIZACIÓN MEMBRANASINTÉTICA

RELLENO

1ª CAPA DE ARENA (DRENANTE)



¿QUÉ SE HACE CON LOS RESIDUOS DE NIVEL BAJO Y MEDIO?

REPOSITORIO PARA RESIDUOS DE NIVEL BAJO Y MEDIO ESQUEMA DE LA INSTALACIÓN DE “EL CABRIL” - ESPAÑA



REPOSITORIO PARA RESIDUOS DE BAJO Y MEDIO NIVELINSTALACIÓN DE “EL CABRIL” - ESPAÑA



GESTIÓN DE RESIDUOS DE NIVEL ALTO

Los residuos de nivel alto se producen dentro del elemento combustible en los reactores nucleares, como consecuencia de los procesos de fisión nuclear y de captura neutrónica.

El combustible gastado que es descargado de un reactor nuclear contiene, además de los residuos de alta actividad, elementos fisionables útiles para fabricar nuevos combustibles nucleares.

Es por esta razón que el combustible nuclear irradiado no es considerado un residuo, sino que constituye un recurso energético estratégico de uso potencial.



ATUCHA

COMBUSTIBLES DE LAS CENTRALES NUCLEARES

EMBALSE

http://www.conuar.com/SiteCastellano/galeria/Imagen11.htm



GESTIÓN DE COMBUSTIBLES GASTADOS DE CENTRALES NUCLEARES

ALMACENAMIENTOS INTERINOS

PILETA EN ATUCHA SILOS EN EMBALSE

PILETA EN EMBALSE



COMBUSTIBLES GASTADOS

ALMACENAMIENTO INTERINO

REPROCESAMIENTO

RESIDUOS RADIACTIVOSNivel bajo, medio, alto

INMOVILIZACIÓN

ENVASADO

DISPOSICIÓN FINAL

• Húmedo (piletas)• Seco (silos, bóvedas, etc.)

• Vidrios • Cementos

• Contenedores especiales resistentes a la corrosión

• Repositorios

BARRERAS MÚLTIPLES

• Plutonio• Uranio

Fabricación de combustibles

Sinreprocesamien

to

GESTIÓN DE COMBUSTIBLES NUCLEARES GASTADOS



REPOSITORIOS PARA COMBUSTIBLES GASTADOS O RESIDUOS DE NIVEL ALTO

Concepto de barreras múltiples para residuos radiactivos de nivel alto



REGULADOR

GENERADOR GESTIONADOR

ARN

PNGRR

CENTRALES

NUCLEARES

FABRICACION COMBUSTIBLES

OTROS

División de responsabilidades

SISTEMA DE GESTIÓN DE RESIDUOS RADIACTIVOS



MARCO LEGAL Y REGULATORIO CONSTITUCIÓN NACIONAL (Art. 41) • Prohíbe el ingreso de residuos radiactivos al país.

Ley Nº 24.804 - Ley de la Actividad Nuclear (Abril 1997) • Asigna a la Autoridad Regulatoria Nuclear la responsabilidad de regular y

controlar todas las actividades relativas a la seguridad radiológica y nuclear. • Asigna a la Comisión Nacional de Energía Atómica la responsabilidad de la gestión de los residuos radiactivos, de los combustibles nucleares gastados y del desmantelamiento de las instalaciones nucleares.

Ley Nº 25.018 - Régimen de Gestión de Residuos Radiactivos (Oct. 1998)

• Reitera las responsabilidades asignadas a la CNEA por la Ley 24.804. • Crea el Programa Nacional de Gestión de Residuos Radiactivos. • Crea el Fondo para la Gestión y Disposición Final de los Residuos Radiactivos. • Instruye a la CNEA para que elabore un Plan Estratégico de Gestión de

Residuos Radiactivos e informe anualmente al HCN sobre la marcha del mismo.

Ley Nº 25.279 – (Julio 2000) •Ratifica la adhesión a la “Convención Conjunta sobre Seguridad en la gestión

del combustible gastado y sobre seguridad en la gestión de los desechos radiactivos”, vigente desde junio de 2001.

Legislaciones provinciales y municipales

Normas regulatorias emitidas por la Autoridad Regulatoria Nuclear



PARA QUE LA ACTIVIDAD NUCLEAR SEA SUSTENTABLE Y SOSTENIBLE ES NECESARIO DAR SOLUCIÓN A TODAS LAS ETAPAS DE LA GESTIÓN DE LOS RESIDUOS RADIACTIVOS QUE SE GENERAN.

DESAFIO: CONVENCER A LA OPINIÓN PUBLICA SOBRE LA SEGURIDAD EN LA GESTIÓN DE LOS RESIDUOS RADIOACTIVOS MEDIANTE EL EMPLEO DE LA TECNOLOGÍA EXISTENTE.

CONCLUSIONES



Muchas gracias por su atención !!!

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