Gestión de residuos para evitar riesgos de la energía nuclear


Gestión de residuos para evitar riesgos de la energía nuclear
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En el tiempo en que nos ha tocado vivir, las centrales nucleares ubicadas por todo el mundo generan 11% de toda la energía eléctrica que utilizamos día a día, lo cual ha causado que muchos se declaren a favor o contra la energía nuclear, teniendo en mente los residuos producidos que aún no han sido confinados. Ignorar el problema no hará que los residuos existentes desaparezcan. Cuantas más opciones disponibles tengamos, mejor será el plan de almacenamiento definitivo o reciclado de éstos para que podamos implementar y garantizar su correcto confinamiento.

Desde mediados del siglo XX, vivimos dependientes y a la vez con miedo de la energía nuclear. Pero, prácticamente, a nadie le hace gracia oír hablar de radioactividad o de residuos radioactivos y de la manera en que éstos pueden afectar a los seres vivos. 
     “Toda industria produce residuos y, los nucleares, dependiendo de su tipo, pueden ser especialmente peligrosos, pero, desde hace 50 años, se sabe cómo manejarlos. Por otra parte, éstos son los únicos residuos localizados y almacenados de todos los que se conocen. Aunque, ciertamente, tienen una larga duración, hay otros, como el arsénico, que duran toda la vida”.1
     Según un artículo publicado en la revista Quo, en 2010, todos los residuos radiactivos cabrían en el equivalente a 100 campos de futbol.2 El residuo radioactivo es cualquier material o producto de desecho que ya no se puede usar en centrales nucleares, fábricas, hospitales o laboratorios y que contiene radionucleidos (núcleos inestables que degeneran emitiendo radiaciones ionizantes —designadas como alfa, beta y gamma—). La partícula alfa (α) es un solo núcleo de helio sin electrones (dos protones y dos neutrones). La partícula beta (β) es un electrón, y los rayos gamma (γ) son un tipo de radiación electromagnética, cuya emisión sigue a la de partículas alfa o beta; es decir, cuando un núcleo expulsa una partícula alfa o beta, se queda en un estado excitado de energía y puede caer en un estado de menor energía, mediante la liberación de un fotón de rayos gamma.

     Estas radiaciones ionizan la materia por donde pasan, provocando desprendimiento de electrones de los átomos y, si éstos forman parte de moléculas en células, tal desprendimiento influye en el funcionamiento del organismo. Las partículas alfa de los materiales radiactivos tienen una masa mayor que las beta, cuyo rango de movimiento es más corto, por lo que se detienen fácilmente con una hoja de papel; en cambio, las partículas beta, traspasan el papel, pero se detienen por una lámina de cobre. Los rayos gamma traspasan la lámina de cobre y acaban siendo absorbidos por un bloque de plomo. Por último, los neutrones traspasarían, incluso, el plomo, pero no un bloque de hormigón (figura 1).

La producción de energía eléctrica de origen nuclear, así como el desmantelamiento de las instalaciones nucleares y radiactivas generan entre 90 y 95% de los residuos radiactivos. Por el contrario, la aplicación de isótopos radiactivos en medicina, industria e investigación suponen entre 5 y 10% de estos residuos.
     Los residuos radiactivos se pueden clasificar en residuos de baja/media actividad (RBMA) y los de alta actividad (RAA). Los primeros no generan calor, pues la concentración en emisiones alfa es muy pequeña, contienen emisores beta y gamma y sus periodos de desintegración son inferiores a 30 años. Por el contrario, los RAA generan calor, pues la concentración en emisores alfa de vida larga es alta, los periodos de semidesintegración son superiores a 30 años —en concentraciones notables— (figura 2).

El objetivo de la gestión de residuos radiactivos es interponer una barrera que impida el retorno de la radiación o que disminuya las exposiciones de los trabajadores y de la sociedad, en general, para así minimizar los posibles efectos a largo plazo en el medio ambiente y en las próximas generaciones. Su correcto almacenamiento impide la llegada de los radionucleidos al medio ambiente y facilita que su actividad descienda hasta niveles inofensivos (70% de los residuos de baja actividad alcanzan la inocuidad en unos decenios). Al no estar totalmente resuelto el almacenamiento definitivo de los residuos nucleares de alto nivel, las centrales nucleares se ven obligadas, en muchos casos, a actuar de almacén transitorio de éstos. 

     El mayor problema proviene del combustible irradiado extraído directamente del reactor. Este combustible irradiado se almacena temporalmente en piscinas de decaimiento localizadas en los propios edificios del reactor hasta que disminuya la actividad de los radionucleidos de vida corta o media. La mayoría de las centrales en el mundo usa esta opción. Otras han optado por construir piscinas externas al edificio del reactor. Una vez pasada la vida activa del combustible gastado, las centrales tendrán que optar por alguna de varias opciones. Una sería introducir el combustible irradiado en contenedores especiales diseñados para conservarse durante miles de años, con el fin de enviarlos a un depósito definitivo de desechos radiactivos. Este depósito, localizado en un lugar deshabitado, deberá ser subterráneo y contar con estudios geológicos que demuestren la estabilidad del subsuelo durante millones de años, además de garantizar que no habrá contacto alguno con aguas subterráneas o precipitación pluvial. 
     Otra alternativa consiste en almacenar los contenedores de combustible gastado en una instalación durante 30-40 años, para ser enviados, posteriormente, a un depósito geológico definitivo. Esta opción permite disminuir el costo y las dimensiones del almacén definitivo, ya que el combustible irradiado habrá perdido la mayor parte de su radiactividad. 

FIGURA 3. Almacenamiento de residuos separados, dependiendo de su actividad o procedencia, en contenedores de cobre o acero.

     La última alternativa, que trae consigo beneficios importantes, es enviar el combustible gastado a una planta química para su reprocesamiento, con el fin de recuperar tanto uranio como plutonio remanentes en el combustible gastado y aprovecharlo en la fabricación de nuevo combustible para otros reactores. Una ventaja adicional de reciclar el combustible gastado es que se puede recuperar, incluso, otros radionucleidos útiles haciendo factible su reutilización en otras áreas, como medicina, agricultura e industria. Esta alternativa permite reducir considerablemente el volumen y el nivel de toxicidad de los desechos radiactivos disminuyendo considerablemente la necesidad de sitios de almacenamiento permanente (figura 3).

En Suecia existe una instalación de almacén temporal que funciona desde 1985. A pesar del tiempo transcurrido, estudios recientes no han mostrado efecto alguno en la población o aumento de las enfermedades asociadas con la radiación; por otro lado, el almacén temporal holandés de Borssele, que opera desde 2003 y cuenta con muros de cemento de 1.7 metros de grosor, es capaz de soportar el impacto de un avión; además, su población periférica es de unos 20,000 habitantes, los cuales no han mostrado incidencia alguna sobre su salud (figura 4); todo lo cual significa que si se cuenta con una instalación y regulación adecuadas, los sitios de confinamiento pueden ser seguros. 

En resumen, el problema de los residuos radiactivos no es sólo una cuestión técnica y tecnológica, también tiene un ingrediente fundamental de naturaleza moral, pues la energía nuclear que consumimos actualmente heredará a las futuras generaciones almacenes de residuos radiactivos.
     La tendencia actual en algunos países de reducir la dependencia de la energía nuclear no cambia el hecho que los residuos creados, desde mediados del siglo XX, ya existen y requieren medidas especiales a largo plazo. Uno de los grandes retos será conseguir transmitir toda la información sobre los almacenes a las generaciones futuras, y mantener la práctica durante miles de años.  

  • “El almacenamiento de residuos nucleares”, Revista El País, Edición digital de la edición impresa del 1 de octubre de 1985, España.
  • Xavier Elías Castells. Tratamiento y valorización energética de residuos, 2005, Ediciones Díaz de Santos, S. A, Madrid, España.
  • www.world-nuclear.org/nuclear-basics.aspx
Úrsula Carvajal Núñez

Es Química, Maestra en Ingeniería de Materiales, por la Universidad Complutense de Madrid y Doctora en Ciencias Aplicadas por la TU-Delft, Holanda, por el Instituto de Elementos Transuránicos; estudios realizados en la Comisión Europea - Alemania. Actualmente, forma parte del grupo de Ciencia de Materiales y Tecnología y del Centro de Nanotecnología, como Investigadora Post doctoral en Los Alamos National Laboratory.  

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