Neutralizar resíduos nucleares a vácuo - A transmutação poderia substituir as instalações de armazenamento final

Neutralizar resíduos nucleares a vácuo - A transmutação poderia substituir as instalações de armazenamento final

Os resíduos radioativos de centrais de energia atômica precisam ser armazenados durante vários milênios até pararem de emitir radiação. No entanto, a transmutação poderia neutralizá-los, tornando-os não perigosos em grande escala, pelo menos teoricamente. As bombas de vácuo têm um papel fundamental neste processo.
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Em vez de armazenamento, a transmutação é uma abordagem promissora para tornar resíduos altamente radioativos em material não radioativo ou, pelo menos, diminuir o período de atividade para períodos controláveis. O vácuo é um dos requisitos para este processo.

Atividade por 15 milhões de anos

Cerca de 1% das varetas de combustível utilizadas é composto de material problemático, incluindo plutônio radioativo e outros isótopos altamente radioativos, que podem ter ainda radioatividade por até 15 milhões de anos. Hoje, as centrais de reprocessamento já reciclam o plutônio e o urânio físsil remanescente para criar novas varetas de combustível. Os materiais altamente perigosos que restam eram anteriormente candidatos a um processo praticamente infinito de armazenamento final. Mas também é possível separá-los quimicamente e, em seguida, sujeitá-los a alterações físicas (transmutação). 

A transmutação ocorre naquilo a que se chama um sistema movido por acelerador (ADS). O principal elemento do ADS é um acelerador de partículas com uma centena de metros no qual os protóns são acelerados a velocidades próximas da velocidade da luz. As partículas não podem colidir com outras partículas neste processo. Por esse motivo, as bombas de vácuo especiais do sistema geram um vácuo altíssimo de 10-6 a 10-10 hPa.

Decomposição planejada

Os prótons atingem uma mistura de metais pesados com uma grande quantidade de energia cinética e os seus núcleos explodem. Isto liberta os neutrôns que passam a atingir também as partículas de resíduos atômicos com alta energia. Este bombardeamento dá início a vários processos de decomposição no núcleo atômico do isótopo radioativo. Em larga escala, passam a isótopos estáveis e não radioativos ou a partículas com semividas significativamente mais curtas. O número de isótopos essenciais pode ser sucessivamente reduzido em várias etapas.

Em contraste com a fissão nuclear, a transmutação não pode sair fora de controlo. Se o feixe de protóns for desligado, a reação em cadeia para. Teoricamente, o processo ainda pode gerar mais energia do que o necessário. Isto tem funcionado em laboratórios já há algum tempo. Pesquisadores estudam o ADS em escala industrial desde os anos 90. Espera-se que o primeiro sistema piloto comece a funcionar no Japão, em 2020. Espera-se que o segundo comece a funcionar em Mol, na Bélgica, em 2023. Uma central de reciclagem de resíduos atômicos poderia processar os resíduos altamente radioativos de dez centrais nucleares por ano. O problema do armazenamento final de resíduos atômicos teria finalmente proporções controláveis. 


As varetas de combustível gastas contêm 95% de urânio e 1% de plutônio. Começam por ser trituradas mecanicamente e, em seguida, dissolvidas em ácido nítrico. As reações químicas separam o urânio, plutônio e outros materiais resultantes uns dos outros. Aproximadamente 10% do urânio pode ser enriquecido novamente para ser utilizado em novas varetas de combustível. O plutônio também é processado para combustível nuclear.

No entanto, cerca de 90% do material restante após este processo de reciclagem consiste em resíduos de isótopos radioativos de vários elementos, desde arsônio a térbio. Uma quantidade ínfima de material que pode ser utilizado como fonte de material radioativo para efeitos médicos ou científicos, pode mesmo assim ser extraída destes radioisótopos. Os resíduos remanescentes são subsequentemente separados em material radioativo de nível alto, intermédio ou baixo. Cerca de 7% são resíduos altamente radioativos e cerca de 1% são "resíduos problemáticos" que teriam de ser armazenados durante milhões de anos em certos casos, se não fosse pela transmutação. O volume de resíduos atômicos que tem de ser armazenado durante milênios é altamente reduzido através do reprocessamento.  


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