Procedimiento para la producción de embalajes para el almacenamiento de desechos.

Procedimiento para la producción de un embalaje para el almacenamiento de productos de desecho,

con los pasos siguientes:

- introducción de los productos de desecho en una vaina metálica,

- compactación de los productos de desecho,

- unión de uno o varios productos de desecho provistos de envoltura con una mezcla de grafito y vidrio, preferentemente en forma de un cuerpo base, para obtener un cuerpo prensado y

- prensado final del cuerpo prensado para obtener el embalaje.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/054549.

Solicitante: ALD VACUUM TECHNOLOGIES GMBH.

Inventor/es: HROVAT, MILAN, DR., GROSSE,Karl-Heinz, SEEMANN,RICHARD.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G21F5/005 SECCION G — FISICA.G21 FISICA NUCLEAR; TECNICA NUCLEAR.G21F PROTECCION CONTRA LOS RAYOS X, RAYOS GAMMA, RADIACIONES CORPUSCULARES O BOMBARDEOS DE PARTICULAS; TRATAMIENTO DE MATERIALES CONTAMINADOS POR LA RADIACTIVIDAD; DISPOSICIONES PARA LA DESCONTAMINACION (protección contra las radiaciones por medios farmacéuticos A61K 8/00, A61Q 17/04; en los vehículos espaciales B64G 1/54; asociada con un reactor G21C 11/00; asociada con un tubo de rayos X H01J 35/16; asociada con un aparato de rayos X H05G 1/02). › G21F 5/00 Recipientes blindados portátiles o transportables. › Recipientes para desechos radiactivos sólidos, p. ej. para el almacenaje final.
  • G21F9/22 G21F […] › G21F 9/00 Tratamiento de materiales contaminados por la radiactividad; Disposiciones a este efecto para la descontaminación. › por almacenamiento en una cuba o en otro recipiente.
  • G21F9/36 G21F 9/00 […] › por empaquetado; por embalaje.

PDF original: ES-2454565_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento para la producción de embalajes para el almacenamiento de desechos La presente invención se refiere a un procedimiento para la producción de un embalaje para almacenar productos de desecho. El embalaje producido es adecuado para un almacenamiento final de ultra larga duración y seguro y presenta una matriz de grafito impermeable a la humedad y resistente a la corrosión y al menos un compartimento para desechos embutido en la matriz.

La denominación "desecho" se refiere a cualquier tipo de desecho, preferentemente a aquellos que emiten radiación radiactiva o contienen productos de fisión y de desintegración. Esta invención es especialmente adecuada para elalmacenamiento final de desechos altamente radiactivos, los llamados High Level Waste (HLW) . Éstos son, por ejemplo, aquellos que se producen en el reprocesamiento de elementos combustibles gastados. Además, entre otros, se clasifican como HLW los elementos combustibles gastados que no se procesan.

Sólo en Europa existen actualmente en depósitos intermedios aproximadamente 8.000 metros cúbicos de HLW procedentes de plantas de reprocesamiento. Cada año se añaden aproximadamente 280 metros cúbicos. Ninguno de los materiales y procedimientos disponibles actualmente para el confinamiento de tales desechos HLW es, hasta la fecha, adecuado para un almacenamiento final duradero.

En el procesamiento de tales elementos combustibles gastados, por ejemplo de un reactor nuclear de agua ligera con una potencia de 1.000 MWe, se producen aproximadamente 720 kg de desechos altamente radiactivos al año. Tras el procesamiento, los desechos están en estado líquido y habitualmente se transforman a sólidos mediante calcinación. La diferencia, de varias potencias de 10, existente entre el calor de desintegración y el periodo de semidesintegración de los distintos radionúclidos es poco favorable.

Para el acondicionamiento y almacenamiento de HLW se han desarrollado diversos procedimientos destinados a satisfacer las exigencias de su almacenamiento final.

Para garantizar un almacenamiento final seguro de los HLW durante un periodo ultralargo, los embalajes deben cumplir fuertes requisitos relativos a la resistencia a la corrosión de los recipientes, con el fin de que, a pesar de la radiación y de temperaturas por encima de 100ºC, pueda excluirse en gran medida la penetración de humedad y la corrosión de ello resultante, condicionada por la radiólisis. Además se exige la menor movilidad posible para los radionúclidos debida a procesos de difusión.

Actualmente, el procedimiento que ha alcanzado mayor nivel de desarrollo es el de la producción de bloques de vidrio para contener HLW. En este procedimiento, los HLW procedentes de la planta de reprocesamiento se funden preferentemente en vidrio de borosilicato y los bloques de vidrio producidos se introducen en recipientes de acero inoxidable y constituyen así el embalaje para desechos (waste package) .

La vitrificación de bloques de HLW se domina ya a escala productiva. Para ello se han construido, entre otras, en Marcoule y La Hague, Francia, plantas de producción que están en servicio desde 1970.

Los recipientes de acero exteriores conforman tanto la capa anticorrosiva como la barrera de difusión para los radionúclidos. La resistencia a la corrosión de los recipientes depende particularmente del tipo de recipiente, de la humedad presente y de la radiólisis asociada a ésta a temperaturas por encima de 100ºC.

La desventaja de todos los componentes que encierran los HLW en un recipiente metálico exterior es la limitada resistencia a la corrosión del recipiente metálico. Esto se debe a que los materiales metálicos disponibles actualmente para la producción de recipientes tienen una resistencia a la corrosión previsible de como máximo aproximadamente 10.000 años. Así, más allá de este tiempo no está garantizado el confinamiento seguro de los desechos radiactivos. Además, la disipación del calor de desintegración se ve dificultada en los embalajes ya conocidos debido a la escasa conductividad térmica.

Los procedimientos que prevén el revestimiento de las partículas de HLW pequeñas no han conseguido imponerse. Las causas son las difíciles condiciones de producción en un régimen de recinto radiactivo para el revestimiento de las partículas de desechos sinterizadas en plantas de lecho fluidizado, además de una gran necesidad de gases portadores (hasta 20 m3/h) y del difícil y costoso acondicionamiento de las partículas. A esto se añade la cara eliminación del gas portador.

En Alemania está previsto almacenar los embalajes cargados con HLW en cavernas o perforaciones en roca salina y cerrarlas tras el almacenamiento con escombros de sal u hormigón de sal. Sin embargo, hasta la fecha este concepto aún no se ha aprobado. Por este motivo, desde 2002 se lleva a cabo en Alemania una re-evaluación de posibles emplazamientos para el almacenamiento final.

Los recipientes de acero del estado actual de la técnica tienen la misión de impedir tanto la corrosión del recipiente de acero como la difusión de los radionúclidos fuera de los componentes que encierran HLW, por ejemplo bloques de vidrio.

Dado que la resistencia a la corrosión de los recipientes de acero exteriores según el estado actual está limitada a un máximo de 10.000 años, no es posible garantizar un confinamiento seguro de los radionúclidos más allá de este tiempo.

En la solicitud de patente internacional WO 2010/052321, de mayor antigüedad y publicada de manera ulterior, se describe un material de matriz que comprende grafito y un aglutinante inorgánico y que es adecuado para el almacenamiento final de desechos radiactivos. Como aglutinantes inorgánicos están previstos vidrios, silicatos de aluminio, silicatos, boratos y/o sulfuros de plomo. Los desechos radiactivos en forma de polvo se embuten en la matriz mediante mezcla directa de los desechos con los componentes de matriz. Los desechos en forma de cuerpos geométricos se embuten introduciéndolos en las cavidades de un cuerpo moldeado fabricado a partir de los componentes de matriz.

Así, el objetivo de la invención es proporcionar embalajes para el almacenamiento de desechos que hagan posible un almacenamiento final seguro de tales desechos durante periodos ultralargos y que resulten económicos de producir.

El objetivo se logra mediante los objetos de las reivindicaciones.

Los embalajes producidos con el procedimiento según la invención comprenden una matriz y compartimentos para desechos embutidos en la matriz. Preferentemente, los compartimentos para desechos presentan unos elementos comprimidos compuestos (por ejemplo barras) que contienen los desechos y que están encerrados sin transiciones en una vaina metálica. Los compartimentos para desechos incluyen los productos de desecho en una vaina metálica. Los productos de desecho pueden estar mezclados con un aglutinante, que preferentemente también es vidrio. La matriz comprende grafito y vidrio como aglutinante inorgánico.

En particular, los productos de desecho pueden ser también elementos combustibles gastados.

Cuando en esta descripción se mencionan "productos de desecho", se entiende con ello que los desechos son habitualmente mezclas de varios productos. Sin embargo, según la invención este término comprende también productos que están compuestos de un único componente.

El embalaje producido está caracterizado por un diseño (design) inverso. Al contrario que los embalajes con bloques de vidrio ya conocidos, que están encerrados en un recipiente de acero exterior, en el procedimiento según la invención los compartimentos de desechos se embuten en la matriz de grafito-vidrio resistente a la corrosión e impermeable a la humedad (matriz IGG) . Lo esencial aquí es que la función del recipiente de acero exterior setraslada a la zona interior del embalaje mediante la vaina metálica para los productos de desecho. Éste es el motivo por el que se denomina "diseño inverso".

En los embalajes producidos con el procedimiento según la invención, el requisito de impedir tanto la corrosión como la difusión de los radionúclidos se satisface de forma separada. La matriz IGG está preferentemente está máximamente libre de poros y tiene una alta densidad, próxima a la densidad teórica, siendo por tanto impermeable a la humedad y resistente a la corrosión. La vaina metálica interior actúa como barrera de difusión.

Debido a la gran resistencia a la corrosión de la matriz IGG por una parte y a la vaina metálica intacta de los desechos embutidos en el interior del embalaje producido, se impide toda liberación de radionúclidos desde los embalajes almacenados de manera definitiva... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la producción de un embalaje para el almacenamiento de productos de desecho, con los pasos siguientes:

introducción de los productos de desecho en una vaina metálica, compactación de los productos de desecho, unión de uno o varios productos de desecho provistos de envoltura con una mezcla de grafito y vidrio, preferentemente en forma de un cuerpo base, para obtener un cuerpo prensado y prensado final del cuerpo prensado para obtener el embalaje.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque los productos de desecho se introducen en la vaina metálica mezclados con vidrio.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el cuerpo base se somete a un prensado previo por capas.

4. Procedimiento según como mínimo una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el cuerpo base

se configura de manera que presenta huecos para el alojamiento de los productos de desecho envueltos en metal.

5. Procedimiento según como mínimo una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque mediante el prensado previo del cuerpo base se logra una densidad de entre un 60% y un 80% de la densidad teórica.

6. Procedimiento según como mínimo una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la compactación 20 se realiza mediante prensado por extrusión, prensado isostático a temperatura elevada o forjado.


 

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