Procedimiento de inmovilización de residuos nucleares, que comprende:

• una etapa de mezclado durante la cual se mezclan residuos nucleares con una composición mineral yagua,

• una etapa de secado durante la cual se seca la mezcla obtenida durante la etapa de mezclado demodo que se forme una matriz de inmovilización,

caracterizado porque se obtiene la composición mineral mediante un procedimiento de fabricación que comprendelas etapas que consisten en:

• preparar una base que comprende una cantidad predeterminada de un material mineral sintetizado poral menos una parte de una estructura viva elegida del reino vegetal, animal y/o los microorganismos; y

• tratar dicha base de modo que se transforme en una materia inactivada y de textura predefinida.

Procedimiento de inmovilización de residuos nucleares

Sector de la técnica

La presente invención se refiere a un procedimiento de inmovilización de residuos nucleares mediante una matriz a base de una composición mineral obtenida mediante la preparación de una base que comprende una cantidad predeterminada de un material mineral sintetizado por al menos una parte de una estructura viva elegida del reino vegetal, animal y/o los microorganismos.

Estado de la técnica

Un residuo radiactivo o nuclear es una materia radiactiva de la que no se prevé ninguna utilización y cuya dispersión en el medio ambiente no está autorizada. Los residuos radiactivos cubren una gran diversidad de sustancias que se distinguen concretamente por su actividad y su periodo radiactivo, pero también por su estado (sólido, líquido, gaseoso) y su composición química.

La eliminación de residuos, en particular los residuos de origen nuclear, es un problema medioambiental importante. Los residuos nucleares (líquidos o sólidos) pueden estar contaminados en la superficie y/o en masa.

Los residuos de la industria nuclear son específicos. Por una parte, su actividad disminuye con el tiempo, y por otra parte, su diversidad requiere de métodos de acondicionamiento adaptados a los volúmenes y a sus actividades. Existen numerosos métodos para acondicionar los residuos de la industria nuclear.

Se utilizan dos modos de acondicionamiento principales para los residuos nucleares, la compactación o el bloqueo.

La compactación es un modo de acondicionamiento primario en el que los productos compactados deben acondicionarse en un bulto.

El bloqueo o la inmovilización de residuos es una técnica utilizada comúnmente en la industria nuclear en la que un cemento o un polímero sirven para inmovilizar residuos nucleares en el seno de contenedores o como matriz de acondicionamiento para recubrir los residuos nucleares.

Además de su uso para bloquear residuos sólidos macizos en contenedores, la cimentación también se utiliza para recubrir residuos en disolución o en forma pulverulenta, por ejemplo residuos de evaporación, lodos de tratamiento químico o incluso resinas intercambiadoras de iones.

Cualquiera que sea el nivel de contaminación de los residuos nucleares, deben almacenarse en instalaciones seguras durante periodos bastante largos, por ejemplo de varios cientos de años. En la duración del almacenamiento, es necesario garantizar la integridad del bulto de almacenamiento, en particular del embalaje y del contenido compuesto por el residuo y la matriz.

Estos bultos de residuos cumplen con criterios estrictos, en particular en los que se refiere a la matriz. El contenido debe ser lo suficientemente estable y no estar sometido a una diseminación relacionada con las condiciones del almacenamiento.

El bloqueo mediante un cemento es un procedimiento de bajo coste y de fácil puesta en práctica pero no está carente de inconvenientes. Las interacciones entre los constituyentes de determinados residuos nucleares y la matriz cementosa pueden conducir a un hinchamiento y una fisuración del bulto, reduciendo su durabilidad.

La cimentación es la técnica más utilizada para los residuos sólidos. Los motivos principales de esta elección residen en la abundancia de materias primas, la densidad del material (protección biológica) , la resistencia mecánica, el buen conocimiento de su comportamiento a largo plazo, la robustez del procedimiento y la sencillez de su puesta en práctica. Los residuos compactados previamente o a granel se colocan generalmente en una cesta, a su vez depositada en un contenedor metálico o de hormigón; a continuación se inmovilizan mediante cemento, encargado de limitar el riesgo de difusión de los radioelementos hacia el exterior, y forman así un recubrimiento heterogéneo.

No obstante, la cimentación no permite garantizar la durabilidad de los bultos para determinados residuos nucleares cargados químicamente (sulfatos, ..) o reactivos que contienen materia orgánica.

En efecto, el proceso de cimentación es un proceso exotérmico que corre el riesgo de provocar reacciones violentas durante el mezclado con determinados residuos nucleares reactivos.

Por otro lado, el bloqueo de materiales reactivos genera gases, haciendo imposible garantizar la integridad de los bultos durante largos periodos, por ejemplo periodos de al menos 300 años.

Objeto de la invención

Así, uno de los objetivos de la presente invención es proponer otra solución que permita inmovilizar residuos nucleares que no presente los inconvenientes de las soluciones de la técnica anterior.

La invención propone así un procedimiento de inmovilización de residuos nucleares, que comprende:

• una etapa de mezclado, durante la cual se mezclan residuos nucleares con una composición mineral y agua,

• una etapa de secado, durante la cual se seca la mezcla obtenida durante la etapa de mezclado de modo que se forme una matriz de inmovilización, en la que se obtiene la composición mineral mediante un procedimiento de fabricación que comprende las etapas que consisten en:

• preparar una base que comprende una cantidad predeterminada de un material mineral sintetizado por al menos una parte de una estructura viva elegida del reino vegetal, animal y/o los microorganismos; y

• tratar dicha base de modo que se transforme en una materia inactivada y de textura predefinida.

Ventajosamente, el procedimiento de inmovilización según la invención permite inmovilizar residuos nucleares cargados químicamente y/o residuos nucleares metálicos reactivos y/o residuos nucleares orgánicos que no pueden inmovilizarse mediante cimentación clásica.

Un procedimiento de inmovilización según la invención puede comprender además una o más de las siguientes características opcionales, consideradas individualmente o según todas las combinaciones posibles:

- la composición mineral se elige de modo que, mezclada con agua, presente un pH comprendido entre 11 y 12, 5, por ejemplo entre 11 y 12;

- la composición mineral se elige de modo que la reacción entre dicha composición mineral y el agua sea sensiblemente atérmica;

- la razón de la cantidad másica de la composición mineral y de la cantidad másica de agua es superior o igual a 1, por ejemplo superior o igual a 1, 5, e inferior o igual a 85/15;

- la composición mineral se elige de modo que la matriz de inmovilización presente una resistencia a las tensiones de compresión superior o igual a 8 MPa a los 8 días;

- durante la etapa de mezclado, puede añadirse arena de modo que la razón de la cantidad másica de la composición mineral y de la cantidad másica de arena sea superior o igual a 1, 5 e inferior o igual a 10;

- la etapa de mezclado comprende:

• una etapa de premezclado durante la cual se mezclan la composición mineral y el agua,

• una etapa de amasado durante la cual se amasa la mezcla obtenida durante la etapa de premezclado, y

• una etapa de inyección durante la cual se inyecta la mezcla amasada en un embalaje que contiene los residuos que van a inmovilizarse;

- la etapa de mezclado comprende:

• una etapa de premezclado durante la cual se mezclan los residuos nucleares, la composición mineral y el agua,

• una etapa de amasado durante la cual se amasa la mezcla obtenida durante la etapa de premezclado, y

• una etapa de inyección durante la cual se inyecta la mezcla amasada en un embalaje destinado a contener los residuos nucleares.

- la composición mineral comprende al menos el 50% y como mucho el 80% en masa de carbonato de calcio; -la cantidad másica de residuos nucleares en la matriz de inmovilización depende de la forma y de la densidad, es superior o igual al 10% e inferior o igual al 80%.

La invención se entenderá mejor con la lectura de la siguiente descripción, facilitada únicamente a modo de ejemplo.

Descripción... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de inmovilización de residuos nucleares, que comprende:

• una etapa de mezclado durante la cual se mezclan residuos nucleares con una composición mineral y agua,

• una etapa de secado durante la cual se seca la mezcla obtenida durante la etapa de mezclado de modo que se forme una matriz de inmovilización,

caracterizado porque se obtiene la composición mineral mediante un procedimiento de fabricación que comprende las etapas que consisten en:

• preparar una base que comprende una cantidad predeterminada de un material mineral sintetizado por al menos una parte de una estructura viva elegida del reino vegetal, animal y/o los microorganismos; y

• tratar dicha base de modo que se transforme en una materia inactivada y de textura predefinida.

2. Procedimiento de inmovilización de residuos nucleares según la reivindicación 1, caracterizado porque la composición mineral se elige de modo que, mezclada con agua, presente un pH comprendido entre 11 y 12, 5.

3. Procedimiento de inmovilización de residuos nucleares según una de las reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la composición mineral se elige de modo que la reacción entre dicha composición mineral y el agua sea sensiblemente atérmica.

4. Procedimiento de inmovilización de residuos nucleares según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la razón de la cantidad másica de la composición mineral y de la cantidad másica de agua es superior o igual a 1 e inferior o igual a 85/15.

5. Procedimiento de inmovilización de residuos nucleares según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la composición mineral se elige de modo que la matriz de inmovilización presente una resistencia a las tensiones de compresión superior o igual a 8 MPa a los 8 días.

6. Procedimiento de inmovilización de residuos nucleares según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, durante la etapa de mezclado, se añade arena, de modo que la razón de la cantidad másica de la composición mineral y de la cantidad másica de arena sea superior o igual a 1, 5 e inferior o igual a 10.

7. Procedimiento de inmovilización de residuos nucleares según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la etapa de mezclado comprende:

• una etapa de premezclado durante la cual se mezclan la composición mineral y el agua,

• una etapa de amasado durante la cual se amasa la mezcla obtenida durante la etapa de premezclado, y

• una etapa de inyección durante la cual se inyecta la mezcla amasada en un embalaje que contiene los residuos que van a inmovilizarse.

8. Procedimiento de inmovilización de residuos nucleares según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la etapa de mezclado comprende:

• una etapa de premezclado durante la cual se mezclan los residuos nucleares, la composición mineral y el agua,

• una etapa de amasado durante la cual se amasa la mezcla obtenida durante la etapa de premezclado, y

• una etapa de inyección durante la cual se inyecta la mezcla amasada en un embalaje destinado a contener los residuos nucleares.

9. Procedimiento de inmovilización de residuos nucleares según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la composición mineral comprende al menos el 50% y como mucho el 80% en masa de carbonato de calcio y al menos el 10% y como mucho el 30% en masa de sílice.

10. Procedimiento de inmovilización de residuos nucleares según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la cantidad másica de los residuos nucleares en la matriz de inmovilización es superior o igual al 10% e inferior o igual al 80%.