Desecho radioactivo

Thailand Institute of Nuclear Technology (TINT) low-level radioactive waste barrels.

Los residuos radiactivos son un tipo de residuo peligroso que contiene material radiactivo. Los desechos radiactivos son el resultado de muchas actividades, incluida la medicina nuclear, la investigación nuclear, la generación de energía nuclear, la minería de tierras raras y el reprocesamiento de armas nucleares. El almacenamiento y la eliminación de desechos radiactivos están regulados por agencias gubernamentales para proteger la salud humana y el medio ambiente.

Los desechos radiactivos se clasifican en términos generales en desechos de actividad baja (LLW), como papel, trapos, herramientas, ropa, que contienen pequeñas cantidades de radiactividad, en su mayoría de vida corta, desechos de actividad intermedia (ILW), que contienen cantidades más altas de radiactividad y requiere cierto blindaje, y residuos de alto nivel (HLW), que son altamente radiactivos y calientes debido al calor de desintegración, por lo que requieren refrigeración y blindaje.

En las plantas de reprocesamiento nuclear, aproximadamente el 96 % del combustible nuclear gastado se recicla nuevamente en combustibles basados en uranio y de óxido mixto (MOX). El 4% residual son actínidos menores y productos de fisión, el último de los cuales es una mezcla de elementos estables y que se descomponen rápidamente (lo más probable es que ya se hayan descompuesto en la piscina de combustible gastado), productos de fisión de vida media como el estroncio-90 y el cesio-137 y finalmente siete productos de fisión de vida larga con vidas medias de cientos de miles a millones de años. Mientras tanto, los actínidos menores son elementos pesados distintos del uranio y el plutonio que se crean por captura de neutrones. Su vida media varía de años a millones de años y, como emisores alfa, son particularmente radiotóxicos. Si bien existen usos propuestos, y en mucha menor medida actuales, de todos esos elementos, el reprocesamiento a escala comercial mediante el proceso PUREX los elimina como desechos junto con los productos de fisión. Posteriormente, los desechos se convierten en una cerámica similar al vidrio para su almacenamiento en un depósito geológico profundo.

El tiempo de almacenamiento de los desechos radiactivos depende del tipo de desechos y de los isótopos radiactivos que contengan. Los enfoques a corto plazo para el almacenamiento de desechos radiactivos han sido la segregación y el almacenamiento en la superficie o cerca de la superficie. El entierro en un depósito geológico profundo es una solución preferida para el almacenamiento a largo plazo de desechos de actividad alta, mientras que la reutilización y la transmutación son soluciones preferidas para reducir el inventario de HLW. Los límites para el reciclaje del combustible nuclear gastado son normativos y económicos, así como el problema de la contaminación radiactiva si los procesos de separación química no pueden lograr una pureza muy alta. Además, los elementos pueden estar presentes tanto en los isótopos útiles como en los problemáticos, lo que requeriría una separación de isótopos costosa y que consume mucha energía para su uso, una perspectiva actualmente antieconómica.

Periódicamente se presenta un resumen de las cantidades de residuos radiactivos y los enfoques de gestión para la mayoría de los países desarrollados como parte de la Convención Conjunta sobre Seguridad en la Gestión del Combustible Gastado del Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) y sobre la Seguridad en la Gestión de Residuos Radiactivos.

Naturaleza y significado

Una cantidad de desechos radiactivos generalmente consiste en una serie de radionúclidos, que son isótopos inestables de elementos que se descomponen y, por lo tanto, emiten radiación ionizante, que es dañina para los humanos y el medio ambiente. Diferentes isótopos emiten diferentes tipos y niveles de radiación, que duran diferentes períodos de tiempo.

Física

La radiactividad de todos los desechos radiactivos se debilita con el tiempo. Todos los radionucleidos contenidos en los desechos tienen una vida media: el tiempo que tarda la mitad de los átomos en desintegrarse en otro nucleido. Finalmente, todos los desechos radiactivos se descomponen en elementos no radiactivos (es decir, nucleidos estables). Dado que la desintegración radiactiva sigue la regla de la vida media, la tasa de desintegración es inversamente proporcional a la duración de la desintegración. En otras palabras, la radiación de un isótopo de vida larga como el yodo-129 será mucho menos intensa que la de un isótopo de vida corta como el yodo-131. Las dos tablas muestran algunos de los principales radioisótopos, sus vidas medias y su producción de radiación como proporción de la producción de fisión de uranio-235.

La energía y el tipo de radiación ionizante emitida por una sustancia radiactiva también son factores importantes para determinar su amenaza para los humanos. Las propiedades químicas del elemento radiactivo determinarán la movilidad de la sustancia y la probabilidad de que se propague al medio ambiente y contamine a los humanos. Esto se complica aún más por el hecho de que muchos radioisótopos no se desintegran inmediatamente a un estado estable, sino a productos de desintegración radiactiva dentro de una cadena de desintegración antes de alcanzar finalmente un estado estable.

Farmacocinética

La exposición a desechos radiactivos puede causar impactos en la salud debido a la exposición a la radiación ionizante. En los seres humanos, una dosis de 1 sievert conlleva un riesgo del 5,5 % de desarrollar cáncer, y las agencias reguladoras asumen que el riesgo es linealmente proporcional a la dosis, incluso para dosis bajas. La radiación ionizante puede causar deleciones en los cromosomas. Si se irradia un organismo en desarrollo, como un feto, es posible que se induzca un defecto congénito, pero es poco probable que este defecto esté en un gameto o en una célula formadora de gametos. La incidencia de mutaciones inducidas por radiación en humanos es pequeña, como en la mayoría de los mamíferos, debido a los mecanismos naturales de reparación celular, muchos de los cuales acaban de salir a la luz. Estos mecanismos van desde la reparación del ADN, el ARNm y las proteínas hasta la digestión lisosómica interna de proteínas defectuosas e incluso el suicidio celular inducido: la apoptosis.

Dependiendo del modo de desintegración y la farmacocinética de un elemento (cómo lo procesa el cuerpo y con qué rapidez), la amenaza debida a la exposición a una determinada actividad de un radioisótopo diferirá. Por ejemplo, el yodo-131 es un emisor beta y gamma de vida corta, pero debido a que se concentra en la glándula tiroides, es más capaz de causar lesiones que el cesio-137 que, al ser soluble en agua, se excreta rápidamente a través de la orina. De manera similar, los actínidos emisores alfa y el radio se consideran muy dañinos ya que tienden a tener vidas medias biológicas largas y su radiación tiene una efectividad biológica relativa alta, lo que la hace mucho más dañina para los tejidos por cantidad de energía depositada. Debido a tales diferencias, las reglas que determinan el daño biológico difieren ampliamente según el radioisótopo, el tiempo de exposición y, a veces, también la naturaleza del compuesto químico que contiene el radioisótopo.

Clasificación

La clasificación de los desechos radiactivos varía según el país. El OIEA, que publica las Normas de seguridad de desechos radiactivos (RADWASS), también desempeña un papel importante. La proporción de varios tipos de residuos generados en el Reino Unido:

Prevención

Una forma futura de reducir la acumulación de desechos es eliminar gradualmente los reactores actuales a favor de los reactores de Generación IV, que producen menos desechos por potencia generada. Los reactores rápidos como el BN-800 en Rusia también pueden consumir combustible MOX que se fabrica a partir de combustible gastado reciclado de reactores tradicionales.

Administración

Moderno contenedor de transporte de mediano a alto nivel para los desechos nucleares

Accidentes

Señales de advertencia de peligro asociadas

• 

  El símbolo de trefoil utilizado para indicar la radiación ionizante.

• 

  2007 Signo de peligro de la radioactividad ISO destinado a las fuentes 1 y 3 del OIEA, definido como fuentes peligrosas capaces de morir o lesiones graves.

• 

  El signo de clasificación de transporte de mercancías peligrosas para materiales radiactivos

Fuentes citadas

• Vandenbosch, Robert & Vandenbosch, Susanne E. (2007). Desechos nucleares. Salt Lake City: University of Utah Press. ISBN 978-0874809039.