ENERGíA NUCLEAR La gestión de los residuos: un desafío crucial
Es urgente. Después de décadas de funcionamiento de sus centrales nucleares, ningún país de la Unión que haya elegido esta fuente de energía ha puesto en marcha soluciones aceptables y sostenibles con respecto a los combustibles irradiados con radioactividad muy alta y larga, que se acumulan en algunos depósitos seguros pero “provisionales” en los sitios de producción. Esta lentitud compromete seriamente la perspectiva de aprovechar la ausencia de emisiones de gas con efecto invernadero de este sector dentro de una estrategia europea de energía para el siglo XXI. Reprocesamiento, separación, transmutación, almacenamiento geológico...: repaso de las posibilidades para salir de este callejón sin salida.
Obras en la mina de sal de Asse (cerca del domo de sal de Gorleben, Alemania) con vistas a un almacenamiento a largo plazo de residuos nucleares. Además de la excelencia de los escudos geológicos de granito, otras capas subterráneas podrían ser utilizadas para depósitos definitivos a gran profundidad, previo estudio.
Aunque no constituyen una “amenaza” medioambiental susceptible de hacerse incontrolable, como podría ser una deficiencia grave en los sistemas de seguridad de los reactores, los residuos radioactivos son “el talón de Aquiles” del futuro del sector electronuclear. Los más fervientes opositores al átomo hacen de ellos su caballo de batalla, y no sin una cierta aprobación de la opinión pública.
Ya que los residuos se acumulan de forma incontrolable. Es cierto que están almacenados en estrictas condiciones de vigilancia y de seguridad. Pero, plantean un problema sin resolver hasta la fecha debido a la enormidad de la duración de vida de algunos de ellos. Aunque la perspectiva del enterramiento geológico se considera hoy en día como “la” solución posible y aceptable (aunque no tengamos la certeza exacta de ello), ningún país del mundo ha comenzado a ponerla en práctica de forma efectiva y operacional.
Para comprender los desafíos de este complejo problema, hay que precisar no obstante que abarca la noción algo globalizadora de “residuos nucleares”. Estos comprenden una gran variedad de elementos radioactivos caracterizados en función de su intensidad: residuos de baja y media actividad (RBMA) o de alta actividad (RAA) y el periodo de esta actividad. Para este último, el cálculo se efectúa a partir de un nivel de referencia fijado en 30 años. Bajo este umbral se habla de residuos de corta vida y más allá, de larga vida.
RBMA: peligrosidad bajo control
Esquema del proyecto de enterramiento geológico de Aspö (Suecia), cuya practicabilidad es actualmente la más avanzada de Europa: Imagen de un dispositivo de manutención subterráneo
Los RBMA son diversos equipos de protección y materiales consumibles utilizados en las centrales nucleares pero también y de forma abundante los residuos radioactivos que provienen de sectores económicos no energéticos variados (sobre todo de las tecnologías de la radiografía, de las imágenes y del trazado). Constituyen alrededor del 90% de la masa de los residuos nucleares. A pesar de su baja intensidad (juntos, sólo conforman el 1% de la radioactividad global que hay que gestionar), tienen la capacidad de dañar la salud humana y exigen pues precauciones rigurosas en todas las operaciones de manipulación y en sus condiciones de almacenamiento.
Teniendo en cuenta la diversidad de sus orígenes, todos los países europeos, incluso los que no tienen programa electronuclear, están por lo tanto confrontados al problema de su gestión. Según las últimas estimaciones de la Comisión, se cifran en unos 150.000 m3 dentro de la Unión Europea a los que hay que añadir varias decenas de miles de m3 en los países candidatos.
Es cierto que la reducción de la producción de este tipo de residuos por las centrales sigue avanzando de forma considerable. A principios de los años 90, cuando la potencia del parque electronuclear era similar a la de hoy en día, la producción anual era entonces de 80.000 m3. Según los expertos, el aumento de las actividades de desmantelamiento de las centrales va a cambiar esta perspectiva. Se estima entonces que, sea cual sea su origen, estos residuos de corta vida deberían aumentar en cerca de 40.000 m3 al año, en un futuro cercano, a escala de la Europa de los 25.
No obstante, en la mayoría de los casos, esta categoría de residuos no constituye un tema de preocupación mayor. Se tratan de diversas formas para reducir su volumen y su actividad, y después se solidifican en hormigón, en asfaltos o polímeros, para ser definitivamente almacenados en la superficie o en centros especializados.
Sin embargo, el problema es más complejo ya que una fracción de estos RBMA tiene una duración de vida que sobrepasa el umbral de los 30 años. Estos provienen principalmente de las actividades del ciclo del combustible del sector electronuclear. Su volumen representa alrededor de 17.000 m3 en la Unión Europea. Tal y como se practica actualmente, su almacenamiento en superficie, para periodos que pueden superar un siglo, no es muy satisfactorio. Por lo tanto, deberían ser tomados en consideración dentro de las perspectivas del almacenamiento geológico.
La segunda categoría, denominada de los residuos de alta actividad (RAA), proviene de los combustibles gastados de las centrales nucleares. Estos residuos altamente radioactivos, que desprenden calor, pueden seguir activos durante miles, o incluso centenas de miles de años. Contienen diferentes tipos de elementos.
Los combustibles gastados están constituidos por aproximadamente un 96% de uranio y un 1% de plutonio, que son actínidos importantes. Algunos países han elegido no reelaborarlos y están clasificados como combustibles irradiados destinados a la evacuación definitiva (CIED). La Unión ha acumulado ya unas 12.000 toneladas de CIED, a las que van a añadirse las 5.500 que tienen los países que entran en la UE este año. La producción anual se estima en 1.730 toneladas en la Europa de los 25.
Por el contrario, otros países han elegido reciclarlos en dos instalaciones, francesa y británica de La Hague y de Sellafield, que extraen un nuevo combustible que se puede utilizar en las centrales, lo que reduce la toxicidad y el volumen de los desechos residuales después del tratamiento.
Y finalmente se valoran en un 3% los productos de fisión (cesio, selenio, estroncio, yodo, tecnecio, etc.) y de los actínidos menores (neptuno, americio y curio), que provienen de la irradiación de los combustibles en el reactor. La irradiación conlleva igualmente la formación de radionúclidos muy diversos en las vainas y las cabezas que rodean el combustible.
En total, los residuos del reprocesamiento de los combustibles gastados, los productos de fisión y los actínidos menores, actualmente almacenados en la Unión Europea forman un volumen de alrededor de 6000 m3, que aumenta cada año en 240 m3 adicionales. Si se añade el de los CIED, se obtiene el equivalente de un edificio de una superficie en el suelo de unos 850 m2 y de cerca de 30 metros de alto y es contra este bloque de RAA, que gana una planta de 3 metros cada año, por lo que choca el futuro del sector electronuclear europeo. El verdadero desafío, tanto científico como político trata de la gestión de este volumen, cuya carga será transmitida en herencia a numerosas generaciones futuras...
Actualmente, los RAA se almacenan en torno a las centrales o en instalaciones de almacenamiento provisional. Allí los enfrían en piscinas o en pozos ventilados. Esta fase de enfriamiento es necesaria durante unos cincuenta años. Pero ¿qué ocurre después? En el estado actual de los medios y los conocimientos del sector, la única solución que parece posible, en todo caso a medio plazo, es el almacenamiento de los residuos de alta actividad en capas geológicas profundas.
Este concepto, que parece suscitar el consenso entre todos los expertos, nació en 1977 en África, con ocasión del estudio del yacimiento de uranio en Oklo (Gabón). En estos verdaderos “reactores naturales”, una concentración excepcional del mineral desencadenó una reacción en cadena, hace dos mil millones de años. Y continuó durante 500 años antes de apagarse, dejando los productos de fisión radioactivos atrapados en los sedimentos. ¿Por qué no seguir este ejemplo? El almacenamiento de los residuos en formaciones geológicas profundas podría ser “la” respuesta viable que corresponda a la duración de vida no controlable de diversos radionúclidos. Pero, del concepto a la realización, conviene probar la viabilidad tecnológica.
El Hard Rock Laboratory (HRL) de Äspö (Suecia), construido entre 1990 y 1995 desempeña un papel esencial en estos estudios. Se trata de un amplio complejo subterráneo, enterrado a 460 metros bajo el “escudo escandinavo”, una enorme masa de granito, que con sólo dos metros de la misma puede detener las radiaciones. Este subsuelo, particularmente idóneo, es el resultado de la historia geológica de una cadena de montañas muy antigua.
En el HRL, algunos científicos que desarrollan un proyecto europeo intentan reproducir las condiciones que serán las de un futuro depósito subterráneo de residuos. El calor desprendido por la radioactividad se simula con resistencias eléctricas. Este dispositivo hace posible el estudio de numerosas cuestiones suscitadas por la perspectiva de almacenar los residuos durante centenas de miles de años. ¿Cómo va a reaccionar la roca a esta exposición al calor y a las radiaciones?, ¿pueden verse afectadas las corrientes de aguas subterráneas?, ¿cómo condicionar los residuos para preservarlos de la corrosión?, ¿qué materiales pueden ser utilizados para tapar los pozos que contienen residuos?
Estas son las cuestiones que estudia el consorcio de laboratorios europeos que participa en el proyecto Prototype Repository, dirigido por la empresa sueca Svensk Kärnbränslehantering AB en Äspö. El consorcio pretende evaluar durante varios años los resultados de una estructura de almacenamiento probado a tamaño real y desarrollar modelos predictivos de comportamiento a largo plazo. A medio plazo, Suecia podría decidir así la construcción de un sitio de almacenamiento definitivo de sus residuos en el granito.
En la vecina Finlandia, la decisión política ya se ha tomado. Después de un largo y notorio debate democrático, ha sido escogido el sitio de Olkiluoto, que linda con una de las dos centrales nucleares del país. La construcción de este depósito subterráneo, también en granito, debería empezar en el año 2010 y terminar alrededor del año 2020. La ley votada por el Parlamento finlandés prevé que en 2050 un balance examinará si este sitio debe o no ser definitivo, a tenor de las tecnologías disponibles en aquel entonces.
Los dos países escandinavos son de lejos los más avanzados en la definición de su política en materia de residuos. En otros lugares, siguen buscando aún el mejor concepto de almacenamiento en otras formaciones geológicas. En los laboratorios subterráneos de Mol (Bélgica) o de Bure (Francia), se estudia, por ejemplo, la posibilidad de un almacenamiento en las capas arcillosas profundas. En Alemania, se están llevando a cabo estudios en las antiguas minas de sal de Asse y de Morsleben y en la exploración subterránea del domo de sal de Gorbelen. Pero en estos países, al igual que en el Reino Unido y en España, no se ha hecho nada definitivo. La gran incógnita es si la opinión pública va a aceptar fácilmente dichas soluciones, en particular la reacción: Not in my backyard (no en mi patio trasero) que esgrimen quienes viven cerca de los lugares contemplados.
En este paisaje europeo fragmentado, ¿qué papel puede desempeñar la Unión Europea? Dos direcciones generales de la Comisión: “Investigación”, y “Transporte y Energía”, intervienen en este dossier. A principios del año 2003, a iniciativa de Loyola de Palacio, la Comisaria responsable del transporte y de la energía, se sometieron a la aprobación de los Estados miembros y del Parlamento Europeo dos nuevas directivas relacionadas con la seguridad en el sector nuclear y la gestión de los residuos radioactivos.
La propuesta “residuos” urge a los países de la Unión a que pongan fin a las tergiversaciones y a que hagan frente a este problema con resolución. Este texto no se pronuncia sobre las soluciones que hay que elegir. Y ni mucho menos preconiza cualquier concentración de responsabilidad de este problema en las manos de la Unión Europea, compitiendo dicha responsabilidad a los países que han optado por la energía nuclear. Este texto propone la fijación de un calendario preciso que obligue a los Estados miembros, con un control ejercido por la Comisión, a tomar una decisión final en cuanto a la elección de los sitios de enterramiento antes de 2008 y a hacer que estén operativos de aquí al año 2018. Esta propuesta, juzgada como “coercitiva” (al igual que la directiva “seguridad”) ha suscitado por ahora fuertes reticencias y no ha sido adoptada hasta la fecha.
En cambio, la Unión tiene como competencia el aportar a los Estados miembros conocimientos científicos indispensables para que tomen una decisión racional. Y ahí es donde interviene la Dirección General de Investigación. En el Sexto Programa Marco, la gestión de los residuos nucleares es una prioridad fundamental de las investigaciones de Euratom y de una gran parte de las actividades del Centro Común de Investigación (CCI), en especial en el Instituto de Energía de Petten (Países Bajos) y del Instituto de Elementos Transuránicos (ITU) de Karlsruhe (Alemania).
El saber hacer del ITU se considera como especialmente estratégico ya que está relacionado con una perspectiva en la que se pueden enmarcar grandes esperanzas: la de controlar un día tecnologías operacionales que permitan aislar los radioelementos más nocivos y transmutarlos en otros menos activos y con una vida más corta. Así, trece proyectos han puesto en marcha investigaciones importantes sobre este tema en la rama Euratom del Quinto Programa Marco (1998-2002) y otros están a punto de ser lanzados en el programa actual.
Gracias a algunas técnicas químicas avanzadas el proyecto Partnew, por ejemplo, ha puesto a punto la síntesis de los solventes orgánicos que hacen posible la extracción de dos actínidos menores: el americio y el curio. Logrado este objetivo, actualmente se busca transmutar estos radionúclidos en isótopos con duración de vida más corta, incluso no radioactivos bombardeándoles con neutrones rápidos. Este enfoque ya ha dado sus frutos en el caso del tecnecio 99 (cuyo periodo de vida llega a 211.000 años) que se ha podido convertir en un elemento estable, el rutenio 100.
No obstante, el control a escala industrial de la transmutación está lejos de ser una realidad, pero existen varias pistas. “Una vía tecnológica prometedora es la concepción de reactores quemadores específicos, que utilicen un combustible fuertemente enriquecido en residuos, es decir, en actínidos menores”, explica Alex C. Mueller del Instituto de Física Nuclear de Orsay (Francia), que participa en el proyecto europeo PDS-XADS. Este proyecto asocia a físicos fundamentalistas y a industriales del sector nuclear en torno a un estudio preliminar de la viabilidad de tal reactor quemador, en el cual la fuente de neutrones necesaria para la transmutación sería un acelerador de protones.
Tergiversaciones excluidas Los investigadores dedicados al estudio de la gestión de los residuos tienen por lo tanto una gran “responsabilidad”. Si en la próxima década no consiguen encontrar una solución sostenible, el cese de los programas nucleares será inevitable. La acumulación de los residuos (agravada por el desmantelamiento progresivo de las centrales hoy en día activas) no se podría gestionar. Los gastos exorbitantes en términos de seguridad que representaría la continuación de su almacenamiento “provisional” no podrían en ningún caso ser asumidos por las generaciones futuras. Y cualquier tergiversación con respecto a este imperativo sería “una bomba de efecto retardado”, en el sentido literal del término.
En junio de 2001, la Duma rusa sorprendió al mundo entero al votar una ley que autorizaba la importación de residuos nucleares extranjeros. Una excepción manifiesta al principio internacional, aplicado en el seno de la Unión Europea, que hace que cada Estado se responsabilice de la gestión de sus propios residuos. ¿Esta excepción sería quizás la señal de una posible deriva?, ¿se podría pensar en un escenario de pesadilla en el que ciertos países se convirtieran en verdaderos vertederos nucleares?
Actínidos: familia de radioelementos de número atómico comprendido entre 89 y 103. El uranio y el plutonio están clasificados como actínidos mayores ya que están presentes en gran cantidad en los residuos de combustible. ...
Alcanzar la masa crítica
Otras dos dimensiones de la política de investigación europea en materia de gestión de los residuos nucleares son igualmente esenciales.
Primero, hacer que todos los Estados miembros compartan los resultados de los trabajos ...
Combustibles irradiados: contraste de posibilidades
Los combustibles irradiados contienen en torno al 96% de uranio y el 1% de plutonio altamente energético. Cada uno de estos radionúclidos es reciclable: el uranio puede ser utilizado en los reactores después de su enriquecimiento; el plutonio ...
Una exigencia clave: la transparencia
El papel de la investigación no se limita únicamente a solucionar los problemas técnicos planteados por la gestión de los residuos. Si Europa se queda atrás, se debe también a la desconfianza de la opinión pública. ...
Actínidos: familia de radioelementos de número atómico comprendido entre 89 y 103. El uranio y el plutonio están clasificados como actínidos mayores ya que están presentes en gran cantidad en los residuos de combustible. Los actínidos menores se forman en poca cantidad en los reactores por la captura de neutrones a partir de los núcleos de combustible.
Combustible nuclear: materia fisible (uranio o mezcla uranio/ plutonio) utilizada en un reactor para desarrollar en el mismo una reacción nuclear en cadena. Para que esta última se produzca, hace falta un uranio enriquecido previamente con uranio 235, isótopo fisible, mientras que el uranio 238, que constituye el 99,7% del mineral natural no lo está.
Isótopos: elementos cuyos átomos poseen el mismo número de electrones que de protones, y que por lo tanto tienen las mismas propiedades químicas, pero un número diferente de neutrones.
Periodo o vida media: tiempo al final del cual un radioelemento ha perdido la mitad de su radioactividad.
Productos de fisión: fragmentos de núcleos pesados resultantes de la fisión de los átomos de uranio y de plutonio. Son radioactivos en su mayoría, se transforman a sí mismos en otros elementos.
Radioelemento: cualquier sustancia radioactiva. La radioactividad, que representa en definitiva el riesgo para el hombre o el medio ambiente, se mide en Becquerel.
Alcanzar la masa crítica
Otras dos dimensiones de la política de investigación europea en materia de gestión de los residuos nucleares son igualmente esenciales.
Primero, hacer que todos los Estados miembros compartan los resultados de los trabajos llevados a cabo en entornos geológicos variados de los laboratorios subterráneos europeos: granito en Suecia o en Finlandia, rocas salinas en Alemania, arcillas en Bélgica o en Francia. Este es el objetivo de la red NET-EXCEL, lanzada en noviembre de 2002, y saludada por el Comisario de Investigación Philippe Busquin como “un ejemplo de la manera en que los programas de investigación pueden ponerse en común y alcanzar la masa crítica a escala europea”.
Promover después de forma sostenida la formación de jóvenes físicos e ingenieros que están destinados a garantizar el saber hacer europeo y que, en este sector, están entre los mejores del mundo.
Contact NET-EXCEL: Network of excellence in radioactive waste management and disposal (Red de excelencia en la gestión y eliminación de los residuos radioactivos)
Combustibles irradiados: contraste de posibilidades
Los combustibles irradiados contienen en torno al 96% de uranio y el 1% de plutonio altamente energético. Cada uno de estos radionúclidos es reciclable: el uranio puede ser utilizado en los reactores después de su enriquecimiento; el plutonio en los reactores combinados con uranio en forma de combustible MOX (Mixed Oxyde Fuel). La principal ventaja del reprocesamiento es que disminuye la cantidad y la toxicidad de los residuos radioactivos, gracias en especial al reciclaje del plutonio, uno de los radionúclidos más tóxicos(1).
Esta ventaja no está sin contrapartida. La organización del reprocesamiento requiere una logística pesada y multiplica los movimientos de residuos radioactivos(2) entre los reactores, los centros de reprocesamiento y las unidades de fabricación del MOX. Europa sólo cuenta con dos: la fábrica de Cogema de La Hague (Francia) y la fábrica BNFL de Sellafield (Reino Unido). Además, la combustión del MOX en una central nuclear requiere dispositivos.
En definitiva, la decisión de reciclar o no los combustibles nucleares agotados sigue siendo una elección política compleja. Mientras los Estados Unidos han renunciado al reprocesamiento, Rusia, Japón y China siguen haciéndolo y los países europeos están divididos. Francia, Alemania y Bélgica autorizan a algunas de sus centrales nucleares a utilizar el MOX. El Reino Unido y los Países Bajos no utilizan combustible MOX en sus centrales, pero no obstante reprocesan sus combustibles gastados. Los demás Estados miembros, incluso los diez nuevos, han elegido el no practicar el reprocesamiento.
(1) Véase también el cuadro: “Neutrones rápidos contra neutrones lentos ” (2)Estos transportes efectuados bajo medidas de alta seguridad suscitan especialmente manifestaciones hostiles de los movimientos antinucleares.
Una exigencia clave: la transparencia
El papel de la investigación no se limita únicamente a solucionar los problemas técnicos planteados por la gestión de los residuos. Si Europa se queda atrás, se debe también a la desconfianza de la opinión pública. Según el Eurobarómetro 2002, más de las tres cuartas partes de los europeos se sienten mal informados y menos de una quinta parte considera que la industria nuclear practica la transparencia en estas cuestiones.
Como lo explica Paul Govaerts, director general del Centro de estudios de energía nuclear (SCK-CEN) de Mol (Bélgica), el futuro del sector nuclear no dependerá únicamente de las soluciones encontradas para los obstáculos técnicos, lo que explica que el SCK-CEN emplee: “numerosos investigadores que provienen de disciplinas no técnicas para efectuar la investigación en el plano de la ética, de la percepción del riesgo y de la comunicación”.
Mejorar la transparencia y la información para superar la desconfianza de la población era precisamente uno de los ejes prioritarios de las investigaciones de Euratom dentro del Quinto Programa Marco. Como ejemplo, el proyecto RISCOM2, que asociaba a investigadores británicos, suecos, franceses y checos, intentó definir “un enfoque europeo para la participación del público y la toma de decisiones en materia de gestión de los residuos nucleares”.
Proyecto RISCOM2: Enhancing transparency and public participation in nuclear waste management (Reforzar la transparencia y la participación pública en la gestión de los residuos nucleares). Ulf Gustafson
PDS-XADS: Preliminary design studies of an experimental accelerator driven system (Estudios de concepción preliminares sobre un sistema experimental con acelerador) Contacto: Bernard Carluec
PARTNEW: Partitioning: new solvant extraction processes for minor actinides (Subdivisión: nuevos procesos de extracción de solventes para los actínidos menores) Contacto: Charles Madic
Almacenamiento geológico
La gestión de los residuos: un desafío crucial
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