Neutralizar los residuos nucleares mediante vacío - La transmutación podría sustituir a las instalaciones de almacenamiento

Neutralizar los residuos nucleares mediante vacío - La transmutación podría sustituir a las instalaciones de almacenamiento

Los residuos radiactivos de las centrales nucleares deben almacenarse durante varios milenios antes de que dejen de emitir radiación. Sin embargo, la transmutación podría neutralizarlos y convertirlos en material no peligroso, al menos en principio. Las bombas de vacío juegan un papel clave en este proceso.

La transmutación como alternativa al almacenamiento es un enfoque prometedor para convertir los residuos altamente radiactivos en material no radiactivo, o al menos para acortar el periodo radiactivo hasta periodos más razonables. El vacío es uno de los requisitos para este proceso.

Un periodo radiactivo de 15 millones de años

Cerca de un 1 % de las barras de combustible agotadas es material problemático, incluyendo el plutonio y otros isótopos altamente radiactivos que pueden tener un periodo radiactivo de hasta 15 millones de años. Actualmente, las plantas de reproceso ya reciclan el plutonio y el uranio fisionable restante, para construir nuevas barras de combustible. El resto de materiales altamente peligrosos solían ser candidatos para un proceso de almacenamiento definitivo casi infinito. Pero ahora también es posible separarlos químicamente y someterlos a cambios físicos (transmutación). 

La transmutación se produce en lo que se conoce como un sistema accionado por acelerador (ADS). El elemento central del ADS es un acelerador de partículas de cien metros de longitud en el que los protones se aceleran hasta alcanzar velocidades cercanas a la velocidad de la luz. Las partículas podrían no colisionar con otras partículas en este proceso. Por esta razón, unas bombas de vacío especiales instaladas en el sistema generan un ultravacío de entre 10‑6 y 10‑10 hPa.

Una descomposición deseada

Los protones golpean una mezcla de metales pesados con una gran cantidad de energía cinética y sus núcleos explotan. Esto libera los neutrones, que ahora también golpean las partículas de residuos atómicos con mucha energía. Su bombardeo inicia muchos procesos de descomposición en los núcleos atómicos del isótopo radiactivo. Estos se transmutan, en gran medida, en isótopos estables –no radiactivos– o en partículas radiactivas con periodos radiactivos mucho más cortos. El número de isótopos críticos puede seguir reduciéndose en varias rondas.

A diferencia de la fisión nuclear, la transmutación siempre está controlada. Si el haz de protones se apaga, la reacción en cadena se detiene. En principio, el proceso puede generar todavía más energía de la que requiere. Esto lleva un tiempo utilizándose en laboratorios. Los investigadores llevan estudiando el ADS a escala industrial desde los años 90. Se espera que el primer sistema piloto comience a funcionar en Japón en 2020. Se espera la puesta en funcionamiento de un segundo sistema en 2023 en Mol, Bélgica. Una planta de reciclaje de residuos nucleares podría procesar los residuos altamente radiactivos de diez centrales nucleares al año. El problema del almacenamiento definitivo de los residuos nucleares podría tener finalmente unas dimensiones razonables. 


Las barras de combustible agotadas contienen un 95 % de uranio y un 1 % de plutonio. En primer lugar, se trituran mecánicamente, después se disuelven en ácido nítrico. Las reacciones químicas separan el uranio, el plutonio y el resto de materiales unos de otros. Cerca de un 10 % del uranio puede volver a enriquecerse y utilizarse en nuevas barras de combustible. El plutonio también se procesa para obtener combustible nuclear.

No obstante, cerca de un 90 % del material restante tras este proceso de reciclaje son residuos que contienen isótopos radiactivos de muchos elementos, como el arsénico o el terbio. De estos radioisótopos aún puede extraerse una pequeña cantidad de material que puede utilizarse como fuente radiactiva con fines médicos o científicos. A continuación, los residuos sobrantes se separan en material radiactivo de nivel bajo, intermedio y alto. Cerca de un siete por ciento son residuos altamente radiactivos y cerca de un uno por cien son «residuos problemáticos» que deberían almacenarse durante millones de años en algunos casos si no se someten a una transmutación. El volumen de los residuos nucleares que deben almacenarse durante milenios puede reducirse considerablemente gracias al reprocesamiento.


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