¿Qué son los residuos nucleares y cómo afrontarlos?

La fisión nuclear se utiliza para producir electricidad, lo que genera desechos nucleares que se almacenan de manera segura hasta que se descomponen y luego se eliminan de manera segura.

Algunas profecías predicen la ruina del mundo por la guerra nuclear. Además de su capacidad para destruir a la humanidad, también la usamos para generar electricidad. Como cualquier otra industria, las plantas de energía nuclear también producen desechos radiactivos. La eliminación de desechos radiactivos debe realizarse de manera responsable para evitar la fuga de radiación al medio ambiente. ¡Y no! Los residuos nucleares no son la sustancia viscosa verde fluorescente que se muestra en Los Simpson.

Mr Burns comiendo desechos radiactivos giphy

Mr Burns comiendo desechos radiactivos

¿Qué es una central nuclear?

Alrededor del 10% de la electricidad generada en todo el mundo proviene de centrales nucleares. En el corazón de estas plantas se encuentran los reactores nucleares que producen y controlan una serie de fisión nuclear. Es un proceso de dividir los núcleos de un átomo en varias partes junto con la liberación de energía. La división continua de núcleos en pedazos más pequeños produce grandes cantidades de calor. Esta reacción en cadena de fisión convierte el agua en vapor, lo que hace que las palas de la turbina generen electricidad. Además de la fisión, otra fuente de energía es la fusión nuclear, donde los átomos se fusionan para liberar energía.

energía nuclear

Diagrama de la planta de energía nuclear

¿Qué son los residuos nucleares?

Cualquier actividad que utilice material radiactivo generará algún residuo radiactivo y, también, la planta nuclear. Pero el volumen de residuos generados es menor que el de las centrales eléctricas de carbón. Según el nivel de radiactividad, existen tres categorías de desechos: desechos de actividad baja, intermedia y alta. Los residuos nucleares generalmente se refieren al combustible que se utilizó en el reactor.

El reemplazo de combustible nuclear se realiza cada 12 a 18 meses para mantener el rendimiento eficiente del reactor. Este combustible gastado es un residuo radiactivo de alta actividad, ya que está caliente y es muy radiactivo. Los desechos de alta actividad hechos de combustible gastado representan el 3% del total de desechos radiactivos, pero son responsables del 95% de la radiactividad total. Por el contrario, los desechos de baja actividad constituyen el 90% de los desechos radiactivos, pero contienen solo el 1% de la radiactividad total. La ropa de trabajo y las herramientas utilizadas en las plantas nucleares son desechos radiactivos de baja actividad.

Diagrama de energía nuclear de la reacción de fisión nuclear (OSweetNature) s

Reacción que produce producto de fisión (Crédito de la foto: OSweetNature / Shutterstock)

Los núcleos sobrantes más pequeños conocidos como producto de fisión constituyen la mayoría de los desechos nucleares radiactivos. Los productos de fisión generalmente contienen elementos de la tabla periódica como criptón, cesio, isótopos de hierro, zinc, etc. El combustible del reactor gastado está en forma sólida y parece casi idéntico al combustible fresco que está en forma de gránulos sólidos encerrados en tubos de metal. . Pero el contenido de combustible gastado no es exactamente el mismo.

¿A dónde van los desechos nucleares?

giphy nuclear

Simpsons discutiendo la eliminación de desechos radiactivos

Los desechos radiactivos no se pueden verter en vertederos como otros desechos. Es un trabajo precario que requiere una planificación minuciosa. Los desechos son altamente radiactivos y suscitan preocupación por la amenaza que representan para el ecosistema. A diferencia de otras industrias que producen desechos indefinidamente peligrosos como metales pesados ​​(cadmio y mercurio), el hecho de que los desechos nucleares se vuelven menos tóxicos con el tiempo es único. Solo alrededor del 3% de los desechos nucleares son de larga duración, altamente radiactivos y requieren miles de años de aislamiento.

La mayoría de los desechos de baja actividad se empaquetan y se envían a un sistema de eliminación en tierra. El resto se vierte al mar desde la planta de reprocesamiento de forma regulada.

Eliminación de residuos de bajo nivel

Eliminación de desechos nucleares de bajo nivel (Crédito de la foto: Comisión Reguladora Nuclear / Wikimedia commons)

La radiación causada por tal eliminación es solo una fracción de la radiación de fondo natural existente. Las plantas nucleares y de reprocesamiento también liberan pequeñas cantidades de kriptón-85 y xenón-133 químicamente inertes y trazas de yodo-131 a la atmósfera. Su efecto es demasiado pequeño para considerarlo en cualquier análisis del ciclo de vida.

Tratar con el combustible gastado, que es un residuo radiactivo de alta actividad, puede ser una tarea complicada. Cuando se saca el combustible del reactor, está caliente y es radiactivo. Por lo tanto, se mantiene bajo el agua en una piscina de combustible gastado durante 5-8 años hasta que la radiación se debilita a un nivel que puede enfriarse sin agua. Este proceso facilita el reciclaje y la eliminación de residuos.

Pool de combustible gastado

Piscina de combustible gastado (Crédito de la foto: Flickr)

Después de enfriar, los desechos se reciclan o se transfieren a un barril seco rodeado de recipientes de hormigón o polivalentes con gas inerte. Estos barriles están diseñados para un uso prolongado y son lo suficientemente seguros para que usted pueda caminar hacia ellos y tocarlos. Países como Francia reciclan su combustible gastado mientras que otros optan por la eliminación directa de residuos nucleares. Los productos de fisión como cesio-137, estroncio-90, etc., se encuentran en desechos de alta actividad que tienen aplicaciones industriales y médicas como irradiación de sangre, conservación de alimentos y tratamiento de aguas residuales.

El reciclaje del combustible usado para recuperar estos valiosos isótopos hace que los desechos radiactivos sean ingeniosos. En la disposición directa, el combustible nuclear gastado se desecha sin ningún reciclaje en un depósito subterráneo. Para la disposición final, se planifica la disposición geológica segura con múltiples capas de barreras. Los residuos se cierran en un recipiente y se colocan en túneles excavados bajo tierra. Una vez que el bote está asegurado, capas de rocas y arcilla sellan los botes. Este protocolo inmoviliza los elementos radiactivos y los aísla de la atmósfera.

¿Existe alguna forma de prevenir la generación de residuos de las centrales nucleares?

Como se mencionó anteriormente, hay dos fuentes de energía nuclear: la fisión y la fusión nucleares. Pero todas las plantas nucleares del mundo utilizan la fisión nuclear para generar energía. La fisión genera núcleos inestables, que permanecen radiactivos durante miles de años. Por otro lado, la fusión no genera residuos radiactivos. En cambio, produce helio, un gas inerte, que es inofensivo para la vida. El cambio de plantas de fisión nuclear a plantas de fusión nuclear disminuiría la formación de desechos radiactivos. Se debe a que los reactores de fusión generan muchos menos desechos radiactivos que los reactores de fisión.

Cámara de fusión TOCAMAC

Tokamak: un dispositivo experimental que se está diseñando para una planta de energía de fusión nuclear (Crédito de la foto: Rswilcox / Wikimedia commons)

Sin embargo, la tecnología para producir electricidad con la ayuda de la fisión nuclear aún se encuentra en su fase inicial. Se espera que el prototipo de un reactor de fusión sea funcional para 2040. La segunda mitad del siglo podría ver la generación de electricidad mediante una planta de energía de fusión nuclear.