El enterramiento nuclear (también conocido como "recinto seguro") es un método de desmantelamiento nuclear en el que los contaminantes radiactivos se encierran en un material estructuralmente de larga duración, como el hormigón . Esto evita que el material radiactivo y otras sustancias contaminadas queden expuestas a la actividad humana y al medio ambiente. [1] El enterramiento se aplica generalmente a los reactores nucleares , pero también a algunos sitios de pruebas nucleares . El enterramiento nuclear es el menos utilizado de los tres métodos para el desmantelamiento de las centrales nucleares , los otros son el desmantelamiento y el desmantelamiento diferido (también conocido como "almacenamiento seguro"). El uso del enterramiento nuclear es más práctico para las centrales nucleares más grandes que necesitan entierros tanto a largo como a corto plazo, así como para las centrales que buscan rescindir sus licencias de instalación. [1] El enterramiento se utiliza caso por caso debido a su gran compromiso con años de vigilancia y complejidad hasta que la radiactividad ya no sea una preocupación importante, lo que permite el desmantelamiento y la liberación final sin restricciones de la propiedad. Consideraciones como el respaldo financiero y la disponibilidad de conocimientos técnicos también son factores importantes. [2]
El primer paso es cesar las operaciones y almacenar cualquier combustible gastado o desechos. Los reactores nucleares producen desechos de alto nivel en forma de combustible nuclear gastado , que continúa liberando calor de desintegración debido a su potente radiactividad. Almacenar estos desechos bajo el agua en una piscina de combustible gastado evita daños y absorbe de forma segura la radiación. Con el paso de los años, la radiactividad y la generación de calor disminuyen, hasta que el combustible gastado puede retirarse del agua y almacenarse en barriles para su entierro. Cuando se desmantela un reactor, el combustible parcialmente gastado puede tratarse de la misma manera. El reactor se sella para que no se escapen partículas o gases radiactivos. Por último, el agua de calentamiento se bombea y se coloca en contenedores para esperar la 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 utilizando 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 lo suele realizar la empresa propietaria de la planta y, si la empresa no puede hacerlo, se recurre a contratistas debidamente cualificados. Después de este procedimiento viene el siguiente, que se ocupa de la radiactividad y los residuos radiactivos .
El segundo procedimiento es el desmantelamiento del sitio. El proyecto de desmantelamiento tiene como objetivo retirar los materiales radiactivos. El corte térmico y el corte mecánico son dos formas técnicas de desmantelamiento y demolición. 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 trozos pequeños. [4] Los desechos más peligrosos se colocan dentro de contenedores resistentes a la radioactividad, después de lo cual los contenedores se transportan a instalaciones de almacenamiento. El resto del sitio puede luego descontaminarse. Luego, el sitio se revisa minuciosamente para detectar cualquier signo de radiación. La mayoría de los desechos restantes en el sitio pueden eliminarse normalmente, ya que no están contaminados o los niveles de radiactividad han disminuido a límites seguros. Este proceso a menudo se completa utilizando robots, que pueden acceder a las 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 Europa central y oriental, Rusia. [5] La idea principal de utilizar robots en la descontaminación es reducir la radiactividad a un nivel, por lo tanto, los trabajadores pueden estar expuestos. [6] La energía del robot fue proporcionada por el sistema de control del robot y se colocó en el manipulador. [5] El manipulador puede ser controlado por el control remoto. [6] El robot "Decomler" trabaja en la descontaminación utilizando 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 humanos.
El enterramiento es un proceso que requiere más tiempo que el almacenamiento protector y el desmantelamiento como modo de desmantelamiento. [7] El más simple de los procedimientos es el enterramiento de la fuente de desechos radiactivos en el propio sitio. Después de la contención y eliminación de las fuentes de combustible gastado de nivel radiactivo inferior, puede comenzar el proceso de enterramiento de las partes de la planta con nivel radiactivo alto. El enterramiento en sí se logra mediante numerosas capas de materiales resistentes, generalmente hormigón entre ellos. El primer paso es cubrir el área con un escudo protector que generalmente está hecho de materiales resistentes a la radiactividad: esto permite a los trabajadores continuar trabajando en un entorno significativamente menos radiactivo. El segundo paso es el más crucial y el que requiere más tiempo. Se utilizan materiales cementicios para revestir el sitio con cemento , lechada absorbente y/o rellenos. [8] Cada capa de cemento, lechada o relleno 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 a menudo consiste en rodear el sitio con una mezcla de arcilla o arena y grava y luego se coloca tierra encima del sitio.
Los diseños de enterramiento 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 a menudo se encuentra muy cerca de otros entornos públicos, el público debe aceptar el enterramiento como una opción de descontaminación y desmantelamiento (D&D) antes de proceder. [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 financiación más amplias del enterramiento nuclear. [9] Se han identificado sitios para un posible enterramiento en el Reino Unido, Japón, Lituania, Rusia y Taiwán, pero se ha pedido una mayor investigación y desarrollo de métodos de enterramiento nuclear a partir de principios del siglo XXI. [9] Los sitios deben revisarse rutinariamente para detectar brechas en la barrera de contención durante décadas. Por lo tanto, el enterramiento a menudo se considera como una solución de último recurso para el desmantelamiento de una planta de energía nuclear o un sitio de desastre nuclear. [10]
Muchas de las preocupaciones que suscitan los enterramientos nucleares giran en torno a cuestiones éticas y a la fiabilidad a largo plazo. Dado el contenido inherentemente peligroso de las estructuras de enterramiento, estas constituyen una grave molestia para los residentes de las inmediaciones. Una vez establecidas, las estructuras de enterramiento prácticamente no pueden transportarse ni modificarse, lo que hace que los lugares de disposición sean permanentes durante su vida útil prevista, que suele ser de hasta 1.000 años. [11] Además, la permanencia prevista de dichas estructuras plantea la preocupación de la integridad de las fugas durante largos períodos de tiempo. Si se produjera una fuga, el contenido de los residuos nucleares podría contaminar radiactivamente las fuentes de agua cercanas, lo que supondría un grave riesgo para la salud de los habitantes de los alrededores y de la biosfera, violando posiblemente el principio de que quien contamina paga . [12] La percepción pública desempeña un papel importante en el desarrollo de los lugares de enterramiento nuclear y puede resultar difícil garantizar un suministro constante tanto de financiación como de trabajadores dispuestos. [13]
Se requiere una vigilancia y un saneamiento constantes y exhaustivos de cualquier emplazamiento nuclear para garantizar su estabilidad y eficacia durante un largo período de tiempo, un gasto significativo que no es necesariamente predecible para toda la vida útil del emplazamiento, lo que deja una responsabilidad financiera para las generaciones futuras. [14] La salud y la seguridad de los trabajadores que vigilan la estructura también es una preocupación; como referencia, los trabajadores del emplazamiento de Chernóbil reciben alrededor de 9,2 mSv al mes, en comparación con los 3,1 mSv que recibe el residente medio de Estados Unidos al año. [15]
El enterramiento no es una solución para todo tipo de residuos radiactivos y no es viable para los radionucleidos de larga duración. [16]
El costo de vigilancia será menor que el costo de vigilancia de la opción SAFSTOR (almacenamiento seguro). El costo del enterramiento es menor que el costo del desmantelamiento, ya que utiliza para la eliminación las mismas instalaciones de las que provienen los desechos. Sin embargo, este costo es eterno y puede ser mayor con el paso de los años. El uso del enterramiento requiere menos trabajadores y evita que estén en mayor contacto con los desechos nucleares. En algunos casos, el enterramiento también proporciona beneficios financieros adicionales al reducir los costos dedicados al acondicionamiento y la gestión de los desechos, ya que los desechos radiactivos pueden colocarse cerca de los recintos de enterramiento para beneficiarse de la desintegración. [17] Además de reducir el costo, también minimiza la interacción pública con el proyecto y la cantidad de radiación nuclear emitida por los desechos. Al eliminar los desechos nucleares en la misma instalación, los ingenieros podrán reforzar la instalación para garantizar la seguridad para el público y el medio ambiente. El enterramiento 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 enterramiento también se ha explorado como un paso que puede beneficiar el proceso general de descontaminación y desmantelamiento, aunque se necesita más investigación y desarrollo antes de que pueda considerarse una opción viable. [9]
La Comisión Reguladora Nuclear de los Estados Unidos ( USNRC ) otorga licencias para el proceso de enterramiento, así como programas de investigación y desarrollo (I+D) para ayudar a desmantelar las plantas de energía nuclear. La USNRC continuará el desarrollo de la reglamentación para el enterramiento. La NRC pide a las empresas que operan plantas de energía que reserven dinero mientras la planta esté en funcionamiento, para los costos futuros de cierre y limpieza. La NRC ha decidido que para que el enterramiento nuclear sea posible, se debe crear una estructura a largo plazo específicamente para el encapsulamiento de los desechos radiactivos. [19] Si las estructuras no se construyen correctamente, el agua puede filtrarse en ellas e infectar al público con desechos radiactivos. La NRC ha impuesto leyes como la Ley de Política de Residuos Nucleares de 1982 y la Política de residuos radiactivos de bajo nivel . 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 eliminación permanente para los desechos radiactivos de alto nivel y el combustible nuclear gastado. Si los estados también han acordado cumplir con el §274 de la Ley de Energía Atómica, pueden asumir la responsabilidad de eliminar los desechos de bajo nivel y recibir instalaciones del gobierno federal para este propósito. [19]
Otras comisiones que buscan mejorar la solución de los enterramientos nucleares incluyen la Cementitious Barriers Partnership (CBP) [8] y el Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE). [10] Las instalaciones de investigación como las del río Savannah [20] y el Laboratorio Lawrence Livermore han contribuido a la comprensión de los enterramientos nucleares seguros. [7]
Existen varios ejemplos de procedimientos de enterramiento exitosos. 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. A continuación, esas cajas se colocan dentro de una bóveda de hormigón armado sellada con un revestimiento impermeable para evitar que cualquier líquido peligroso escape de los bidones. [21] En la instalación de energía nuclear de Hallam , se utilizó hormigón expandido, soldadura de sellado en las penetraciones, arena, membranas de polivinilo impermeables y tierra para envolver los residuos radiactivos. [22] En la instalación de energía nuclear de Piqua, se utilizaron nuevamente soldaduras de sellado y arena para sellar el reactor interno y, por último, se selló con una membrana impermeable. En la central eléctrica de sobrecalentador nuclear en ebullición (BONUS) en Rincón, Puerto Rico, se construyó una losa de hormigón para cubrir la superficie superior, mientras que se utilizó soldadura de sellado para asegurar las penetraciones de la superficie inferior. [22]
El desastre de Chernóbil es uno de los peores desastres nucleares. El edificio de contención inicial, conocido comúnmente como sarcófago, no se clasificó como un dispositivo de entierro 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 alto, con una longitud de 260 metros y una luz de 165 metros. El arco principal está compuesto por paneles resistentes a la radiación de triple capa 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 completamente el reactor número 4. Esta nueva tumba está diseñada para durar más de 100 años, y tiene 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 pensada para ser temporal, con el objetivo de permitir que el Gobierno ucraniano y la UE tengan tiempo para desarrollar formas de desmantelar adecuadamente la planta y limpiar el sitio.
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