GESTION DE RESIDUOS RADIOACTIVOS
Alberto Manzini
PERSPECTIVAS DE LA GENERACION NUCLEOELECTRICA EN AMERICA LATINA Y EL CARIBE
olade26 – 28 de enero de 2010
Comisión Nacional de Energía Atómica
Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos 1
Comisión Nacional de Energía Atómica
Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos 2
RESIDUOS RADIOACTIVOS1 cm3
RESIDUOS TOXICOS Y PELIGROSOS
1.000 cm3
RESIDUOS INDUSTRIALES(totales)
10.000 cm3
RESIDUOS CONVENCIONALES(urbanos)55.000 cm3
RELACION DE GENERACION DE DISTINTOS TIPOS DE RESIDUOS
Comisión Nacional de Energía Atómica
Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos 3
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.
¿QUÉ SON LOS RESIDUOS RADIOACTIVOS?
Comisión Nacional de Energía Atómica
Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos 4
ACTIVIDAD(TOXICIDAD)
1
0
Período desemidesintegració
n
TIEMPO
½
Después de 10 períodos la actividad es 1000 veces menor que la inicial
Emiten radiaciones ionizantes ( α , β, γ ). La actividad decae con el tiempo.
Residuo radioactivo
Residuo químico
ELEMENTOS RADIACTIVOS
Comisión Nacional de Energía Atómica
Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos 5
ELEMENTOS RADIOACTIVOS
Algunos elementos radioactivos presentes en la naturaleza
4.470.000.000 añosUranio-2381.600 añosRadio-226
704.000.000 años
244.100 años
14.000.000.000 años
Período
Uranio-235
Uranio-234
Torio-232
Elemento
3,8 díasRadón-222
1.280.000.000 años
Potasio-40
5.730 añosCarbono-14
PeríodoElemento
Algunos elementos presentes en los residuos radioactivos
Elemento Período Elemento Período
Tritio – 3 12 años Cesio - 137 30 años
Carbono 14 5.730 años Plutonio - 239 24.000 años
Cobalto - 60 5 años Plutonio - 240 6.600 años
Estroncio -90 28 años Americio - 241 430 años
Comisión Nacional de Energía Atómica
Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos 6
ESTRATEGIAS DE GESTIÓN DE RESIDUOS EN GENERAL
DILUCIÓN O CONFINAMIENTO
Industriaconvencional
Industrianuclear
Comisión Nacional de Energía Atómica
Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos 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
Comisión Nacional de Energía Atómica
Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos 8
COMPOSICION TIPICA DE RESIDUOS RADIACTIVOS
Fuente ~ 75 - 80 % De centrales nucleares
~ 20 - 25 % De reactores de investigación, producción de radioisótopos, actividades industriales, medicina, investigación
Composición ~ 40 - 80 % Orgánicos (textiles, madera, plásticos, papel, elastómeros, etc.)
~ 20 - 60 % Inorganics (metales, vidrio, cemento, ceramicos, etc.)
Estado físico ~ 80 - 100 % Sólidos
~ 0 - 20 % Líquidos y barros
Comisión Nacional de Energía Atómica
Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos 9
COMPOSICION TIPICA DE RESIDUOS RADIACTIVOSGenerados en centrales nucleares
Residuos de alto nivel~ 1-2 %
Residuos de medio nivel~ 10 -15 %
Residuos de bajo nivel ~ 85- 90 %
LLW 90%
ILW 9% HLW 1%
Comisión Nacional de Energía Atómica
Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos 10
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.
RESIDUOS DE LA MINERÍA DEL URANIO: Por sus características constituyen una clase diferenciada que requiere ser dispuesta en el mismo lugar donde se origina
CLASIFICACIÓN DE LOS RESIDUOS RADIACTIVOS
CLASE DE RESIDUO
PERIODO(años)
CONCENTRACION DE EMISORES [c]
SISTEMA DE DISPOSICIO
N
CONTROL INSTITUCION
ALBETA-GAMA(GBq / t)
ALFA(MBq / t)
BAJO NIVEL
T1/2 < 30 [c] < 37 < 370 Sistema superficial
con mejoras de ingeniería
50 años
MEDIO NIVEL
T1/2 < 30 37 < [c] < 3.700
< 370 Repositorio monolítico
cercano a la superficie
300 años
ALTO NIVEL
T1/2 > 30 [c] >
3.700> 370
Repositorio geológico profundo
No aplicable
Comisión Nacional de Energía Atómica
Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos 11
ETAPAS DEL CICLO DE COMBUSTIBLE NUCLEAR
Comisión Nacional de Energía Atómica
Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos 12
RESIDUOS GENERADOS EN CENTRALES NUCLEARES Origen de los contaminantes
PARTES METÁLICAS
(reactor – elemento combustible)
AGUA PESADA
(moderador / refrigerante)
ELEMENTO COMBUSTIBLE
Productos de activación:
C-60, Ni-63, Zn-65, Nb-94
• Gases (en solución ó
adsorbidos sobre partículas)
• Iones (en solución ó
adsorbidos sobre partículas)
Filtros mecánicos
Resinas de intercambio iónico
Filtrado + Control de emisión
Uranio + elementos transuránicos:
U-235, U-238, Pu-238, Pu-239, Pu-240, Pu-241, Am-241, Cm-242, Cm243, Cm-244
Productos de fisión:
Sr-90, Tc-99, Sb-125, I-129, Cs-137
Productos de activación: H-3, C-14
• Partículas en suspensión
Comisión Nacional de Energía Atómica
Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos 13
RESIDUOS GENERADOS EN CENTRALES NUCLEARES Origen de los contaminantes
CompactablesNo
compactables
Sólidos
Resinas Agotadas
Filtros Agotados
Partes metálicas
Acondicionamiento
Moderador / refrigerante con contaminantes
Filtros + Resinas + Desgasificado
ALMACENAMIENTO
“Pérdidas”
ALMACENAMIENTO
ALMACENAMIENTO
Concentrados de evaporador / Barros
ALMACENAMIENTO
Comisión Nacional de Energía Atómica
Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos 14
RESIDUOS VS. DESECHOS
D E S E C H O S
EFLUENTES
RESIDUOS
MATERIAL DESREGULABLE
Comisión Nacional de Energía Atómica
Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos 15
EFLUENTES RADIACTIVOS
MEDIO AMBIENTE
SISTEMAS DE TRATAMIENTO
SOLIDIFICACIÓN O
INMOVILIZACIÓN
AISLACIÓN DEL MEDIO
AMBIENTE
EFLUENTES
OTROS RESIDUOS
RESIDUOS CONCENTRADOS
RESIDUOS
LÍQUIDOS O GASEOSOS
Comisión Nacional de Energía Atómica
Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos 16
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 GESTIÓNAislar 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.
GESTIÓN DE RESIDUOS RADIACTIVOS
Comisión Nacional de Energía Atómica
Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos 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
Comisión Nacional de Energía Atómica
Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos 18
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
ETAPAS DE LA GESTIÓN DE RESIDUOS RADIACTIVOS
Comisión Nacional de Energía Atómica
Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos 19
ACTIVIDADES INVOLUCRADAS EN LA GESTIÓN DE RESIDUOS RADIACTIVOS
REGISTRAR para informar
CARACTERIZAR medir o estimar
CARACTERIZAR REGISTRARSEGREGAR= +SEGREGAR separar para minimizar
EL GENERADORLa gestión de los residuos comienza en el lugar donde se generan
¿Qué hacer para solucionar esta cuestión sin aumentar los
costos?Problema …..
SOLUCIÓN +
COSTOS
Comisión Nacional de Energía Atómica
Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos 20
SEGREGACIÓNEl 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 Compactables No Compactables Húmedos Biológicos
Papeles
Plásticos
Herramientas
Filtros
Barros
Resinas
Geles
Animales
LIQUIDOS Acuosos Orgánicos
Comisión Nacional de Energía Atómica
Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos 21
CARACTERIZACIÓNEl 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.
Comisión Nacional de Energía Atómica
Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos 22
REGISTROSEl 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)
“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).
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.
Un ejemplo importante
Comisión Nacional de Energía Atómica
Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos 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
Comisión Nacional de Energía Atómica
Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos 24
TRATAMIENTO
TRATAMIENTO
SÓLIDOS LÍQUIDOS
IncineraciónCompactaciónSupercompactación
EvaporaciónFiltraciónIntercambio iónicoOsmosis inversaPrecipitaciónFloculación
Son aquellas operaciones que permiten transforman los residuos radiactivos en una forma adecuada para su transporte, almacenamiento, acondicionamiento o disposición final.
Comisión Nacional de Energía Atómica
Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos 25
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 no-compactables en una matriz estable que constituye la primera barrera en el sistema de disposición final.
ACONDICIONAMIENTO
INMOVILIZACIONResiduos de bajo y medio nivel
Matrices: cementos, bitumen, polímerosEnvasado: tambores metálicos de 200 litros
Residuos de alto nivel
Matrices: vidrios, cerámicosEnvasado: contenedores metálicos
especiales
Comisión Nacional de Energía Atómica
Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos 26
ACONDICIONAMIENTO PARA DISPOSICIÓN FINAL
Vitrificación(Residuo de alto
nivel)
Cementación(residuo de medio
y bajo nivel)
Comisión Nacional de Energía Atómica
Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos 27
ALMACENAMIENTO
Contenedores y tambores Fuentes selladas
Comisión Nacional de Energía Atómica
Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos 28
OBJETIVOAislar 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 parael ser humano ni efectos sobre el medio ambiente que no sean aceptables en el presente.
ESTRATEGIAInstalar 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.
DISPOSICIÓN FINAL DE RESIDUOS RADIACTIVOS: LA ETAPA MÁS IMPORTANTE DE LA GESTIÓN
Comisión Nacional de Energía Atómica
Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos 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 acondicionadosContenedores (simples o múltiples)Materiales de sellado (arcillas, etc.)
Comisión Nacional de Energía Atómica
Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos 30
BIOSFERA
BARRERAS
1 QUIMICA (inmovilización)
2 FISICA (contenedor)
3 INGENIERIA (instalación)
4 GEOLÓGICA (terreno)RESIDUO
DISPOSICIÓN FINAL DE RESIDUOS RADIACTIVOSBarreras
12
34
Comisión Nacional de Energía Atómica
Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos 31
COBERTURA A LARGO PLAZO GALERÍA INSPECCIÓN
CELDAS CONCOBERTURA PROVISIONAL
TECHADO MÓVIL
CONTENEDORES
TIERRA VEGETAL
GRAVA GRUESA
CAPA IMPERMEABILIZANTEDE ARCILLA COMPACTADA
IMPERMEABILIZACIÓN MEMBRANASINTÉTICA
RELLENO
1ª CAPA DE ARENA (DRENANTE)
2ª CAPA DE ARENA (DRENANTE)
3ª CAPA DE ARENA (DRENANTE)
¿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
Comisión Nacional de Energía Atómica
Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos 32
REPOSITORIO PARA RESIDUOS DE BAJO Y MEDIO NIVELINSTALACIÓN DE “EL CABRIL” - ESPAÑA
Comisión Nacional de Energía Atómica
Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos 33
REPOSITORIO PARA RESIDUOS DE BAJO Y MEDIO NIVELINSTALACIÓN DE “EL CABRIL” - ESPAÑA
Comisión Nacional de Energía Atómica
Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos 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.
Comisión Nacional de Energía Atómica
Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos 35
ATUCHA
COMBUSTIBLES DE LAS CENTRALES NUCLEARES
EMBALSE
Comisión Nacional de Energía Atómica
Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos 36
GESTIÓN DE COMBUSTIBLES GASTADOS DE CENTRALES NUCLEARES
ALMACENAMIENTOS INTERINOS
PILETA EN ATUCHA SILOS EN EMBALSE
PILETA EN EMBALSE
Comisión Nacional de Energía Atómica
Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos 37
COMBUSTIBLES GASTADOS
ALMACENAMIENTO INTERINO
REPROCESAMIENTO
RESIDUOS RADIACTIVOSNivel bajo, medio, alto
INMOVILIZACIÓN
ENVASADO
DISPOSICIÓN FINAL
• Húmedo (piletas)• Seco (silos, bóvedas, etc.)
• Vidrios • Cementos
• Contenedores especiales resistentes a la corrosión
• Repositorios
BARRERAS MÚLTIPLES
• Plutonio• Uranio
Fabricación de combustibles
Sinreprocesamien
to
GESTIÓN DE COMBUSTIBLES NUCLEARES GASTADOS
Comisión Nacional de Energía Atómica
Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos 38
REPOSITORIOS PARA COMBUSTIBLES GASTADOS O RESIDUOS DE NIVEL ALTO
Concepto de barreras múltiples para residuos radiactivos de nivel alto
Comisión Nacional de Energía Atómica
Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos 39
REGULADOR
GENERADOR GESTIONADOR
ARN
PNGRR
CENTRALES
NUCLEARES
FABRICACION COMBUSTIBLES
OTROS
División de responsabilidades
SISTEMA DE GESTIÓN DE RESIDUOS RADIACTIVOS
Comisión Nacional de Energía Atómica
Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos 40
MARCO LEGAL Y REGULATORIO CONSTITUCIÓN NACIONAL (Art. 41) • Prohíbe el ingreso de residuos radiactivos al país.
Ley Nº 24.804 - 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 Comisión Nacional de Energía Atómica la responsabilidad de la gestión de los residuos radiactivos, de los combustibles nucleares gastados y del desmantelamiento de las instalaciones nucleares.
Ley Nº 25.018 - Régimen de Gestión de Residuos Radiactivos (Oct. 1998)
• Reitera las responsabilidades asignadas a la CNEA por la Ley 24.804. • 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 25.279 – (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 2001.
Legislaciones provinciales y municipales
Normas regulatorias emitidas por la Autoridad Regulatoria Nuclear
Comisión Nacional de Energía Atómica
Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos 41
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.
CONCLUSIONES
Comisión Nacional de Energía Atómica
Programa Nacional de Gestión de Residuos Radioactivos 42
Muchas gracias por su atención !!!
Top Related