olade GESTION DE RESIDUOS RADIOACTIVOS Alberto Manzini PERSPECTIVAS DE LA GENERACION NUCLEOELECTRICA EN AMERICA LATINA Y EL CARIBE

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1 GESTION DE RESIDUOS RADIOACTIVOS Alberto Manzini PERSPECTIVAS DE LA GENERACION NUCLEOELECTRICA EN AMERICA LATINA Y EL CARIBE olade de enero de

2 RELACION DE GENERACION DE DISTINTOS TIPOS DE RESIDUOS RESIDUOS RADIOACTIVOS 1 cm3 RESIDUOS TOXICOS Y PELIGROSOS cm3 RESIDUOS INDUSTRIALES (totales) cm3 RESIDUOS CONVENCIONALES (urbanos) cm3 2

3 QUÉ SON LOS RESIDUOS RADIOACTIVOS? 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. 3

4 ELEMENTOS RADIACTIVOS ACTIVIDAD (TOXICIDAD ) Emiten radiaciones ionizantes ( α, β, γ ). La actividad decae con el tiempo. 1 Residuo radioactivo Residuo químico ½ 0 Período de semidesintegració n TIEMP O Después de 10 períodos la actividad es 1000 veces menor que la inicial 4

5 ELEMENTOS RADIOACTIVOS Algunos elementos radioactivos presentes en la naturaleza Elemento Carbono-14 Potasio-40 Radón-222 Radio-226 Período años años 3,8 días años Elemento Período Uranio años años Uranio años Uranio años Torio-232 Algunos elementos presentes en los residuos radioactivos Elemento Tritio 3 Carbono 14 Cobalto - 60 Estroncio -90 Período 12 años Elemento Cesio Período 30 años años Plutonio años 5 años Plutonio años 28 años Americio años 5

6 ESTRATEGIAS DE GESTIÓN DE RESIDUOS EN GENERAL DILUCIÓN O CONFINAMIENTO Industria convencional Industria nuclear 6

7 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 7

8 COMPOSICION TIPICA DE RESIDUOS RADIACTIVOS Fuente ~ % De centrales nucleares ~ % De reactores de investigación, producción de radioisótopos, actividades industriales, medicina, investigación Composición ~ % Orgánicos (textiles, madera, plásticos, papel, elastómeros, etc.) ~ % cemento, Estado físico ~ % ~ 0-20 % Inorganics (metales, vidrio, ceramicos, etc.) Sólidos Líquidos y barros 8

9 COMPOSICION TIPICA DE RESIDUOS RADIACTIVOS Generados en centrales nucleares Residuos de medio nivel ~ % Residuos de alto nivel ~ 1-2 % ILW 9% Residuos de bajo nivel ~ % 9

10 CLASIFICACIÓN DE LOS RESIDUOS RADIACTIVOS 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. CLASE DE RESIDUO PERIODO (años) CONCENTRACION DE EMISORES [c] BETA-GAMA ALFA (GBq / t) (MBq / t) BAJO NIVEL T1/2 < 30 [c] < 37 < 370 MEDIO NIVEL T1/2 < < [c] < < 370 ALTO NIVEL T1/2 > 30 [c] > > DEL URANIO: RESIDUOS DE LA MINERÍA SISTEMA DE DISPOSICIO N Sistema superficial con mejoras de ingeniería Repositorio monolítico cercano a la superficie Repositorio geológico profundo CONTROL INSTITUCION AL 50 años 300 años No aplicable Por sus características constituyen una clase diferenciada que requiere ser dispuesta en el mismo lugar donde se origina 10

11 ETAPAS DEL CICLO DE COMBUSTIBLE NUCLEAR 11

12 RESIDUOS GENERADOS EN CENTRALES NUCLEARES Origen de los contaminantes Uranio + elementos transuránicos: ELEMENTO COMBUSTIBLE U-235, U-238, Pu-238, Pu-239, Pu-240, Pu241, Am-241, Cm-242, Cm243, Cm-244 Productos de fisión: Sr-90, Tc-99, Sb-125, I-129, Cs-137 PARTES METÁLICAS Productos de activación: (reactor elemento combustible) C-60, Ni-63, Zn-65, Nb-94 AGUA PESADA Productos de activación: H-3, C-14 (moderador / refrigerante) Partículas en suspensión Filtros mecánicos Iones (en solución ó Resinas de intercambio iónico adsorbidos sobre partículas) Gases (en solución ó adsorbidos sobre partículas) Filtrado + Control de emisión 12

13 RESIDUOS GENERADOS EN CENTRALES NUCLEARES Origen de los contaminantes Moderador / refrigerante con contaminantes Filtros + Resinas + Desgasificado Pérdidas Partes metálicas Sólidos No compactables Filtros Agotados Resinas Agotadas ALMACENAMIENTO ALMACENAMIENTO Concentrados de evaporador / Barros Compactables Acondicionamiento ALMACENAMIENTO ALMACENAMIENTO 13

14 RESIDUOS VS. DESECHOS D E S E C H O S EFLUENTES RESIDUOS MATERIAL DESREGULABLE 14

15 EFLUENTES RADIACTIVOS EFLUENTES MEDIO AMBIENTE RESIDUOS LÍQUIDOS O GASEOSOS SISTEMAS DE TRATAMIENTO OTROS RESIDUOS RESIDUOS CONCENTRADOS SOLIDIFICACIÓN O INMOVILIZACIÓ N AISLACIÓN DEL MEDIO AMBIENTE 15

16 GESTIÓN DE RESIDUOS RADIACTIVOS 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 GESTIÓN Aislar 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. 16

17 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 17

18 ETAPAS DE LA GESTIÓN DE RESIDUOS RADIACTIVOS 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 18

19 ACTIVIDADES INVOLUCRADAS EN LA GESTIÓN DE RESIDUOS RADIACTIVOS EL GENERADOR La gestión de los residuos comienza en el lugar donde se generan Problema SOLUCIÓN.. = SEGREGAR CARACTERIZAR REGISTRAR Qué hacer para solucionar esta cuestión sin aumentar los costos? SEGREGAR + CARACTERIZAR + REGISTRAR separar para minimizar medir o estimar COSTOS para informar 19

20 SEGREGACIÓN El 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 LIQUIDOS Compactables No Compactables Húmedos Biológicos Papeles Plásticos Herramientas Filtros Barros Resinas Geles Animales Acuosos Orgánicos 20

21 CARACTERIZACIÓN El 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. 21

22 REGISTROS El 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) Un ejemplo importante 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. 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). 22

23 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 23

24 TRATAMIENTO Son aquellas operaciones que permiten transforman los residuos radiactivos en una forma adecuada para su transporte, almacenamiento, acondicionamiento o disposición final. TRATAMIENTO SÓLIDOS Incineración Compactación Supercompactación LÍQUIDOS Evaporación Filtración Intercambio iónico Osmosis inversa Precipitación Floculación 24

25 ACONDICIONAMIENTO 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 nocompactables en una matriz estable que constituye la primera barrera en el sistema de disposición final. INMOVILIZACION Residuos de bajo y medio nivel Matrices: cementos, bitumen, polímeros Envasado: tambores metálicos de 200 litros Residuos de alto nivel Matrices: vidrios, cerámicos Envasado: contenedores metálicos especiales 25

26 ACONDICIONAMIENTO PARA DISPOSICIÓN FINAL Vitrificación (Residuo de alto nivel) Cementación (residuo de medio y bajo nivel) 26

27 ALMACENAMIENTO Contenedores y tambores Fuentes selladas 27

28 DISPOSICIÓN FINAL DE RESIDUOS RADIACTIVOS: LA ETAPA MÁS IMPORTANTE DE LA GESTIÓN OBJETIVO Aislar 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 para el ser humano ni efectos sobre el medio ambiente que no sean aceptables en el presente. ESTRATEGIA Instalar 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. 28

29 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 acondicionados Contenedores (simples o múltiples) Materiales de sellado (arcillas, etc.) 29

30 DISPOSICIÓN FINAL DE RESIDUOS RADIACTIVOS Barreras BIOSFERA BARRERAS QUIMICA (inmovilización) 2 FISICA (contenedor) 3 INGENIERIA (instalación) RESIDUO 4 GEOLÓGICA (terreno) 30

31 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 CELDAS CON COBERTURA PROVISIONAL CONTENEDORES TECHADO MÓVIL TIERRA VEGETAL GRAVA GRUESA 1ª CAPA DE ARENA (DRENANTE) CAPA IMPERMEABILIZANTE DE ARCILLA COMPACTADA 2ª CAPA DE ARENA (DRENANTE) IMPERMEABILIZACIÓN MEMBRANA SINTÉTICA 3ª CAPA DE ARENA (DRENANTE) RELLENO COBERTURA A LARGO PLAZO GALERÍA INSPECCIÓN 31

32 REPOSITORIO PARA RESIDUOS DE BAJO Y MEDIO NIVEL INSTALACIÓN DE EL CABRIL - ESPAÑA 32

33 REPOSITORIO PARA RESIDUOS DE BAJO Y MEDIO NIVEL INSTALACIÓN DE EL CABRIL - ESPAÑA 33

34 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. 34

35 COMBUSTIBLES DE LAS CENTRALES NUCLEARES ATUCHA EMBALSE 35

36 GESTIÓN DE COMBUSTIBLES GASTADOS DE CENTRALES NUCLEARES ALMACENAMIENTOS INTERINOS SILOS EN EMBALSE PILETA EN ATUCHA PILETA EN EMBALSE 36

37 GESTIÓN DE COMBUSTIBLES NUCLEARES GASTADOS COMBUSTIBLES GASTADOS ALMACENAMIENTO INTERINO REPROCESAMIENTO Sin reprocesamien to Húmedo (piletas) Seco (silos, bóvedas, etc.) Plutonio Uranio Fabricación de combustibles RESIDUOS RADIACTIVOS Nivel bajo, medio, alto BARRERAS MÚLTIPLES INMOVILIZACIÓN ENVASADO DISPOSICIÓN FINAL Vidrios Cementos Contenedores especiales resistentes a la corrosión Repositorios 37

38 REPOSITORIOS PARA COMBUSTIBLES GASTADOS O RESIDUOS DE NIVEL ALTO Concepto de barreras múltiples para residuos radiactivos de nivel alto 38

39 SISTEMA DE GESTIÓN DE RESIDUOS RADIACTIVOS División de responsabilidades REGULADOR S E L ES A R AR T N LE E C UC N GENERADOR OTROS ARN GESTIONADOR FABRICACION COMBUSTIBLES PNGRR 39

40 MARCO LEGAL Y REGULATORIO CONSTITUCIÓN NACIONAL (Art. 41) Prohíbe el ingreso de residuos radiactivos al país. Ley Nº 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 la responsabilidad de la gestión de los residuos radiactivos, de los combustibles nucleares gastados y del desmantelamiento de las instalaciones nucleares. Ley Nº Régimen de Gestión de Residuos Radiactivos (Oct. 1998) Reitera las responsabilidades asignadas a la CNEA por la Ley 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 (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 Legislaciones provinciales y municipales Normas regulatorias emitidas por la Autoridad Regulatoria Nuclear 40

41 CONCLUSIONES 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. 41

42 Muchas gracias por su atención!!! 42