Reprocesar desechos radiactivos metálicos: el tipo “bueno” de fusión nuclear

Imagine un proceso específicamente diseñado para la fusión nuclear de material radiactivo. Sí, intencionalmente, y como parte integrante de la industria nuclear, donde la mayoría de los profesionales dedican toda su carrera a evitar que ocurra tal cosa. ¿Parece descabellado? Bien, cuando se trata de manejar los residuos radiactivos asociados con chatarra metálica, es posible que el estigma nos impida reconocer cuál podría ser la mejor solución.

Las tecnologías de procesamiento pirometalúrgico de la vieja escuela se utilizaron durante décadas en el sector de los metales para trabajos de fundición controlada. Ahora estos procesos están proporcionando una manera alternativa de manejar el próximo aumento en desechos radiactivos metálicos.

En Norteamérica, el sector nuclear se ocupa de la mayor parte de los residuos enterrándolos, almacenándolos u ocasionalmente reutilizándolos. Pero desde hace algún tiempo, Europa en particular, resuelve los problemas de descontaminación y reducción de volumen mediante la fundición de residuos radioactivos de nivel bajo y medio. Aquí, la práctica fue desechada en gran parte por una variedad de razones políticas, sociales y económicas.

Pero los tiempos cambian. Se prevé que los inventarios de residuos radioactivos de nivel bajo y medio norteamericanos y mundiales aumenten drásticamente durante la próxima década. Esto coincide con la gran cantidad de plantas nucleares cuya desactivación se está programando. Se estima que en todo el mundo, solo 13 de las cien plantas comerciales que ya cerraron están completamente desmanteladas. Se prevé cerrar otras cien plantas para el año 2025. Y hasta el 13 por ciento del acero en una planta nuclear desactivada (aproximadamente 1000 m³ para una planta de 1000 MW) serán residuos radioactivos de nivel medio.

Además de esta actividad de desactivación, una confluencia de factores (el deseo de reducir al mínimo la cantidad de desechos radiactivos, la escasa disponibilidad de repositorios geológicamente estables en muchas regiones y la prioridad que se da a los residuos de nivel alto para el enterramiento y almacenamiento) podrían dar lugar a que se reevalúe la práctica actual del sector.

Fundir metal para extraer desechos radiactivos es una tecnología ecológica y sustentable. De hecho, es la última de “las tres R” (Reducir, Reutilizar, Reciclar) de una gran estrategia de conservación.

El proceso funciona así. La chatarra contaminada se funde y se mantiene en estado líquido durante un período de tiempo específico. La gravedad permite que la mayor parte del material radiactivo se separe de la masa fundida. El metal es entonces moldeado en lingotes de material limpio. La mayor parte del material radiactivo presenta un pequeño volumen de escoria que se genera durante la fundición. Esto se maneja por separado.

El escape del horno también debe ser tratado. Pero aquí también podemos tomar prestadas tecnologías específicas de control de la calidad del gas que fueron desarrolladas originalmente para la industria de fundición. Son ideales para esta labor. Frecuentemente, el metal está suficientemente descontaminado en este punto como para permitir su reutilización. Incluso cuando esto no es posible y el enterramiento resulta ser necesario, el volumen total es mucho menor que el de la chatarra original. Esta es una mejora considerable y un guiño a la primera R de conservación: Reducir.

La reducción de volumen no coincide con el reciclaje en lo que respecta a la benevolencia con el medio ambiente. Pero sí respeta otro principio fundamental del sector nuclear: la reducción de volúmenes de residuos cuando son económicamente viables, en consonancia con los protocolos ALARA (tan bajo como sea razonablemente alcanzable).

La combinación de la práctica nuclear y el procesamiento pirometalúrgico seguramente parecerá incompatible. Pocas organizaciones tendrán los conjuntos de habilidades combinadas y la experiencia necesaria para diseñar y construir las instalaciones que esta práctica necesitará. Pero eso no significa que no habrá oportunidades.

En la actualidad, al trabajar con algunos de nuestros clientes actuales, Hatch es pionera en tecnologías de última generación para mejorar la limpieza del metal y minimizar la exposición del operador. De hecho, algunas de las tecnologías que estamos desarrollando pueden resultar eficaces en importantes iniciativas de limpieza, como Fukushima. Muchos de estos sistemas, que se desarrollaron internamente en los últimos años, promoverán la idea de “razonablemente” de la norma de seguridad ALARA (As Low As Reasonably Achievable, Tan bajo como sea razonablemente alcanzable), y la llevarán a nuevos niveles.

Cuando el método principal de Norteamérica no sea el enterramiento de la chatarra metálica, los productores necesitarán otras soluciones de eficacia comprobada. No podrán permitirse iniciar investigaciones y proyectos costosos y prolongados. El envío de grandes cantidades de chatarra radiactiva a Europa o Japón para su procesamiento no será una opción viable, especialmente porque esas regiones estarán esforzándose para enfrentar sus propias oleadas de residuos.

Hatch estará preparado, podrá prestar servicio a este mercado con sistemas de ingeniería y diseños de equipos optimizados que pueden implementarse rápidamente para estas plantas especializadas.