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

Semivida de 15 milhões de anos

Cerca de um porcento das varetas de combustível utilizadas é composto de material problemático, incluindo plutónio radioativo e outros isótopos altamente radioativos, que podem ter semividas de até 15 milhões de anos. Hoje, as centrais de reprocessamento já reciclam o plutónio 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 protões 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 ultraelevado de 10-6 a 10-10 hPa.

Decomposição pretendida

Os protões atingem uma mistura de metais pesados com uma grande quantidade de energia cinética e os seus núcleos rebentam. Isto liberta os neutrões que passam a atingir também as partículas de resíduos atómicos com alta energia. Este bombardeamento dá início a vários processos de decomposição no núcleo atómico 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 protões for desligado, a reação em cadeia para. Em principio, o processo continua a poder gerar mais energia do que aquela de que precisa. Isto tem funcionado em laboratórios já há algum tempo. Investigadores têm estudado o ADS à 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 atómicos poderia processar os resíduos altamente radioativos de dez centrais nucleares por ano. O problema do armazenamento final de resíduos atómicos teria finalmente proporções controláveis. 


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

No entanto, cerca de 90 porcento do material restante após este processo de reciclagem consiste em resíduos de isótopos radioativos de vários elementos, desde arsénio 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 sete porcento são resíduos altamente radioativos e cerca de um porcento são "resíduos problemáticos" que teriam de ser armazenados durante milhões de anos em certos casos, se não fosse a transmutação. O volume de resíduos atómicos que tem de ser armazenado durante milénios é altamente reduzido através do reprocessamento.  


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