El entierro nuclear (también denominado "recinto seguro") es un método de desmantelamiento nuclear en el que los contaminantes radiactivos se encierran en un material estructuralmente duradero, como el hormigón . Esto evita que el material radiactivo y otras sustancias contaminadas se expongan a la actividad humana y al medio ambiente. [1] El entierro se aplica generalmente a los reactores nucleares , pero también a algunos sitios de pruebas nucleares . El entierro nuclear es el menos utilizado de los tres métodos para desmantelar centrales nucleares, siendo los otros cerramiento desmontable y seguro. El uso del entierro nuclear es más práctico para las plantas de energía nuclear más grandes que necesitan entierros tanto a corto como a largo plazo, así como para las plantas de energía que buscan rescindir las licencias de sus instalaciones. [1] El entierro se utiliza caso por caso debido a su mayor compromiso con años de vigilancia y complejidad hasta que la radiactividad ya no es una preocupación importante, lo que permite el desmantelamiento y la liberación definitiva sin restricciones de la propiedad. Consideraciones como el respaldo financiero y la disponibilidad de conocimientos técnicos también son factores importantes. [2]
Preparación
El primer paso es cesar las operaciones y almacenar el combustible gastado o los desechos. Los reactores nucleares producen desechos de alta actividad en forma de combustible nuclear gastado , que continúa liberando calor de desintegración debido a su poderosa radiactividad. El almacenamiento de estos desechos bajo el agua en una piscina de combustible gastado evita daños y absorbe la radiación de manera segura. Durante un período de años, la radiactividad y la generación de calor disminuyen, hasta que el combustible gastado se puede extraer del agua y almacenar en toneles para enterrarlo. Cuando se da de baja un reactor, el combustible parcialmente gastado puede tratarse de la misma manera. El reactor está sellado para no permitir el escape de partículas o gases radiactivos. Por último, el agua de calefacción se bombea y se coloca en recipientes a la espera de una descontaminación adecuada. La descontaminación es el proceso de eliminación de contaminantes radiactivos en la superficie restante. El lavado y la limpieza mecánica se procesan durante el proceso de descontaminación mediante el uso de reactores químicos, y el objetivo global es proteger la seguridad pública y el medio ambiente. [3] El refrigerante también se retira y se almacena para su eliminación adecuada. Este procedimiento a menudo lo realiza la empresa propietaria de la planta, y si la empresa no puede, entonces se contratan contratistas debidamente calificados. Después de este procedimiento, viene el siguiente que se ocupa de la radiactividad y los desechos radiactivos .
El segundo procedimiento es el desmantelamiento del sitio. El proyecto de desmantelamiento es para eliminar los materiales radiactivos. El corte térmico y el corte mecánico son dos formas técnicas de desmontar y demoler. El corte térmico se utiliza para los metales quemándolos con alta energía en un área de concentración. El corte mecánico se realiza en el taller con fuerza mecánica y corta los materiales reactivos en dos partes o en piezas pequeñas. [4] Los desechos más peligrosos se colocan dentro de contenedores resistentes a la radiación, después de lo cual los contenedores se transportan a las instalaciones de almacenamiento. El resto del sitio se puede descontaminar. Luego, se revisa minuciosamente el sitio para detectar signos de radiación. La mayoría de los residuos que quedan en el sitio se pueden eliminar normalmente, ya que no están contaminados o los niveles de radiactividad han caído dentro de límites seguros. Este proceso a menudo se completa con robots, que pueden acceder a áreas de difícil acceso que se consideran demasiado radiactivas para los trabajadores humanos. El robot fue fabricado por WWER-440-type-NNR y se encuentra principalmente en el centro y este de Europa, Rusia. [5] La idea principal de utilizar robots en la descontaminación es reducir la radiactividad a un nivel, por lo que los trabajadores pueden estar expuestos. [6] La energía del robot se proporcionó desde el sistema de control del robot y se colocó en el manipulador. [5] El manipulador se puede controlar con el mando a distancia. [6] El robot “Decomler” trabaja en descontaminación usando el sistema de ruedas y el sistema de orugas. [5] Además, el robot debe tener una licencia estricta de las autoridades reguladoras nacionales, porque los materiales procesados por el robot deben garantizar que no se descarguen al exterior. [6] De lo contrario, causará contaminación nuclear tanto al medio ambiente como a los seres humanos.
Entierro
El entierro es un proceso que requiere más tiempo que el almacenamiento protector y el desmantelamiento como modo de desmantelamiento. [7] El procedimiento más simple es sepultar la fuente de desechos radiactivos en el sitio mismo. Después de la contención y eliminación de las fuentes de combustible gastado radiactivo de nivel inferior, puede comenzar el proceso de sepultura de las partes radiactivas de alto nivel de la planta. El entierro en sí mismo se logra mediante numerosas capas de materiales resistentes, generalmente de hormigón entre ellos. El primer paso es cubrir el área con un escudo protector que generalmente está hecho de materiales resistentes a la radioactividad, lo que permite a los trabajadores continuar trabajando en un entorno radioactivo significativamente menor. El segundo paso es el más crucial y requiere más tiempo. Los materiales cementosos se utilizan para revestir el sitio con cemento , lechada absorbente y / o rellenos. [8] Cada capa de cemento, lechada o rellenos debe fraguar y curar antes de agregar la siguiente capa. Se requiere tiempo y pruebas adecuadas para garantizar la contención segura de la radiación dentro de las capas de cemento. El paso final suele ser rodear el sitio con una mezcla de arcilla o arena / grava y luego se coloca tierra encima del sitio.
Los diseños de sepultura deben ser definidos y acordados por una organización autorizada, como la NRC. Estos diseños también deben ser una alternativa aprobada a otros métodos de desmantelamiento. Además, debido a que la instalación nuclear se encuentra a menudo muy cerca de otros entornos públicos, el público debe aceptar el entierro como una opción de descontaminación y desmantelamiento (D&D) antes de continuar. [9] A veces se realizarán pruebas a pequeña escala para demostrar a organizaciones como la NRC que se puede transferir un proceso estándar. También es necesario un enfoque de consorcio para garantizar una comprensión y una financiación más amplias del entierro nuclear. [9] Se han identificado sitios para posibles sepulturas en el Reino Unido, Japón, Lituania, Rusia y Taiwán, pero a principios del siglo XXI se ha pedido más investigación y desarrollo de métodos de sepultura nuclear. [9] Los sitios deben ser revisados de manera rutinaria por brechas en la barrera de contención durante décadas. Por lo tanto, el entierro se considera a menudo como una solución de último recurso para el desmantelamiento de una central nuclear o un lugar de desastre nuclear. [10]
Preocupaciones
Muchas de las preocupaciones del entierro nuclear se centran en la ética y la fiabilidad a largo plazo. Dados los contenidos intrínsecamente peligrosos de las estructuras de sepultura, sirven como un serio desacuerdo para los residentes cercanos. Una vez establecidas, las estructuras de sepultura no se pueden transportar ni modificar en la práctica, lo que hace que los sitios de eliminación sean efectivamente permanentes durante su vida útil prevista, a menudo de hasta 1000 años. [11] Además, la permanencia prevista de tales estructuras plantea la preocupación de la integridad de las fugas durante largos períodos de tiempo. Si ocurriera una fuga, el contenido de los desechos nucleares podría contaminar radiactivamente las fuentes de agua cercanas, lo que representa un grave riesgo para la salud de los habitantes circundantes y la biosfera, posiblemente violando el principio de quien contamina paga . [12] La percepción pública juega un papel importante en el desarrollo de los sitios de enterramiento nuclear y puede ser difícil asegurar un suministro constante de fondos y trabajadores dispuestos. [13]
Se requiere un monitoreo y saneamiento constante y minucioso de cualquier sitio de sepultura nuclear para garantizar su estabilidad y efectividad durante un largo período de tiempo, un gasto significativo que no es necesariamente predecible durante toda la vida útil del sitio, lo que deja un pasivo financiero para las generaciones futuras. [14] La salud y seguridad de los trabajadores que supervisan la estructura también es motivo de preocupación; Como referencia, las obras del entierro de Chernobyl reciben alrededor de 9,2 mSv por mes, en comparación con el residente promedio de los EE. UU. que recibe 3,1 mSv por año. [15]
El entierro no es una solución para todos los tipos de desechos radiactivos y no es viable para los radionucleidos de vida larga. [dieciséis]
Beneficios
El costo de vigilancia será menor que el costo de vigilancia para la opción SAFSTOR (almacenamiento seguro). El costo de sepultura es menor que el costo de desmantelamiento, ya que se utiliza para la eliminación la misma instalación de donde provienen los desechos. El uso de sepultura requiere menos trabajadores y evita que estén en contacto importante con los desechos nucleares. En algunos casos, el entierro también proporciona mayores beneficios financieros al reducir los costos dedicados al acondicionamiento y manejo de desechos, ya que los desechos radiactivos pueden colocarse cerca de los recintos de entierro para beneficiarse de la descomposición. [17] Además de reducir los costos, también minimiza la interacción pública con el proyecto y la cantidad de radiación nuclear emitida por los desechos. La disposición de los residuos nucleares en la misma instalación permitirá a los ingenieros reforzar la instalación para garantizar la seguridad del público y el medio ambiente. El entierro también es preferible en casos de escenarios sensibles al tiempo, en los que el desmantelamiento diferido de una planta de energía nuclear podría aumentar potencialmente la carga financiera y / o la desintegración radiactiva peligrosa. [18] Más allá de los beneficios prácticos directos, el entierro también se ha explorado como un paso que puede beneficiar al proceso general de descontaminación y desmantelamiento, aunque se necesita más investigación y desarrollo antes de que pueda considerarse una opción viable. [19]
Comisión Reguladora Nuclear de los Estados Unidos
La Comisión Reguladora Nuclear de los Estados Unidos ( USNRC ) otorga licencias para el proceso de entierro, así como programas de investigación y desarrollo (I + D) para ayudar al desmantelamiento de las plantas de energía nuclear. USNRC continuará el desarrollo de reglas para el entierro. La NRC solicita a las empresas que operan plantas de energía que reserven dinero mientras la planta de energía está en funcionamiento, para costos futuros de cierre y limpieza. La NRC ha decidido que para que sea posible el enterramiento nuclear, se debe crear una estructura a largo plazo específicamente para el encerramiento de los desechos radiactivos. [20] Si las estructuras no se construyen correctamente, el agua puede filtrarse en ellas e infectar al público con desechos radiactivos. La NRC ha impuesto actos como la Ley de Política de Residuos Nucleares de 1982 y la Política de Residuos Radiactivos de Baja Actividad . Estas políticas ayudan a regular a los gobiernos estatales sobre los procedimientos y precauciones necesarios para eliminar los desechos nucleares. La Política de Residuos Nucleares de 1982 establece que la responsabilidad del gobierno federal es proporcionar una instalación de disposición permanente para los residuos radiactivos de alto nivel y el combustible nuclear gastado. Si los estados también han acordado seguir la §274 de la Ley de Energía Atómica , pueden asumir la responsabilidad de eliminar los desechos de baja actividad y recibir instalaciones del gobierno federal para este propósito. [20]
Otras comisiones en la búsqueda de mejorar el entierro nuclear como solución incluyen la Asociación de Barreras Cementantes (CBP) [21] y el Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE). [22] Las instalaciones de investigación como las del río Savannah [23] y el Laboratorio Lawrence Livermore han contribuido a la comprensión del entierro nuclear seguro. [24]
Ejemplos de contención
Hay varios ejemplos de procedimientos de sepultura completados con éxito. En El Cabril, España, se utilizó un concepto de barrera de hormigón múltiple en el que los bidones de residuos radiactivos se colocan dentro de cajas de hormigón. Luego, esas cajas se colocan dentro de una bóveda de concreto reforzado sellada con un revestimiento impermeable para evitar que cualquier líquido peligroso se escape de los tambores. [25] En la planta de energía nuclear de Hallam, se utilizó hormigón expandido, soldadura de sellos en las penetraciones, arena, membranas de polivinilo impermeables y tierra para envolver los residuos radiactivos. [26] En la planta de energía nuclear de Piqua, se volvieron a utilizar soldaduras de sellado y arena para sellar el reactor interno y, por último, se selló con una membrana impermeable. En la Central Eléctrica de Sobrecalentamiento Nuclear en Ebullición (BONUS) en Rincón, Puerto Rico, se construyó una losa de concreto para cubrir la superficie superior mientras que se utilizó soldadura de sellado para asegurar las penetraciones de la superficie inferior. [26]
El desastre de Chernobyl es uno de los peores desastres nucleares. El edificio de contención inicial, comúnmente conocido como sarcófago, no se clasificó como un dispositivo de sepultura adecuado. Era difícil o imposible de reparar y mantener debido a los niveles extremadamente altos de radiación. Una nueva estructura se completó estructuralmente y se puso en marcha a fines de 2016, y se completó en 2019. [15] La estructura mide 108 metros de altura, con una longitud de 260 metros y una luz de 165 metros. El arco principal está compuesto por paneles de triple capa resistentes a la radiación hechos de acero inoxidable recubierto de policarbonato , que proporcionará el blindaje necesario para la contención radiactiva. La estructura pesa más de 30.000 toneladas y cubre por completo el Reactor número 4. Esta nueva tumba está diseñada para durar más de 100 años y cuenta con sistemas especiales de ventilación y temperatura para evitar la condensación de fluidos radiactivos en el interior que podrían resultar en una contención comprometida. La nueva estructura de contención todavía está destinada a ser temporal, con el objetivo de permitir que el gobierno de Ucrania y la UE tengan tiempo para desarrollar formas de desmantelar adecuadamente la planta y limpiar el sitio.
Otros ejemplos
- Lucens , Suiza - inicialmente sepultado en una caverna y luego descontaminado
- Dodewaard , Países Bajos - sepultado durante 40 años, a la espera de su desmantelamiento definitivo; también conocido como 'recinto seguro'
- Runit Dome , Islas Marshall: gran tumba de hormigón construida en 1980 en un cráter de explosión atómica, que encierra suelo contaminado
Ver también
- Autoridad de desmantelamiento nuclear
Referencias
- ↑ a b Snyder, Kenneth (julio de 2003). "Evaluación de la condición de estructuras nucleares de hormigón consideradas para sepultura" (PDF) . División de Investigación de Materiales y Construcción . Archivado desde el original (PDF) el 18 de febrero de 2019.
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Otras lecturas
- BBC. ¿Qué haces con las antiguas centrales nucleares? Obtenido de http://www.bbc.co.uk/guides/zcy3r82
- Corkhill, Claire. (2016). Chernobyl: la nueva tumba hará que el sitio sea seguro durante 100 años. Obtenido de https://theconversation.com/chernobyl-new-tomb-will-make-site-safe-for-100-years-58025
- Lochbaum, Dave. (2013). Desmantelamiento de plantas nucleares. Boletín de los científicos atómicos. Obtenido de http://thebulletin.org/nuclear-plant-decommissioning
- Comisión Reguladora Nuclear de los Estados Unidos (2017). NRC: Desmantelamiento de Instalaciones Nucleares. Obtenido de https://www.nrc.gov/waste/decommissioning.html