Radiactividad residual, gestión de residuos: todo sobre el desmantelamiento de centrales nucleares

Con el envejecimiento de la flota nuclear francesa y el próximo cierre de la central nuclear de Fessenheim, es probable que el tema del desmantelamiento de las centrales nucleares surja con regularidad. Por tanto, es hora de hacer un balance de este tema controvertido y, a menudo, mal tratado.
Comencemos con la idea cuidadosamente cultivada por la desinformación ordinaria sobre el tema nuclear: sabemos cómo desmantelar las centrales nucleares. No tenemos centrales nucleares completamente desmanteladas en territorio francés, pero existen ejemplos de desmantelamiento completo en todo el mundo. Podríamos citar las centrales nucleares estadounidenses de Rancho Seco o Maine Yankee, por ejemplo. Por tanto, el desmantelamiento completo de una central nuclear es posible, ya que se ha realizado íntegramente en determinadas centrales eléctricas de todo el mundo. Pero profundicemos un poco en la complejidad del tema.

El problema de la radiactividad residual

El desmantelamiento nuclear se lleva a cabo en varias etapas. Empezamos cerrando definitivamente la central nuclear. El combustible se descarga y se deposita en la piscina, se vacían los distintos circuitos y se tratan los efluentes. Una vez que se han vaciado las piscinas de almacenamiento y se han retirado los elementos más radiactivos presentes en el tanque, en particular las barras de control, queda por desmantelar toda la planta. Las plantas en espera de desmantelamiento se encuentran en este estado. La radiactividad contenida por una planta de energía nuclear cerrada es mucho menor que la contenida por una planta de energía nuclear en funcionamiento que contiene combustible.
Pero, ¿por qué una central eléctrica en este estado todavía contiene radiactividad? Puede haber contaminaciones. Por ejemplo, radionucleidos (átomos radiactivos) que se han escapado de la vaina de combustible y se han fijado en el recipiente o en el circuito primario. Pero también hay radiactividad residual debido al fenómeno de activación de neutrones.

Antes de explicar este fenómeno, debe entenderse que en la gran mayoría de los casos, someterse a irradiación no lo hace radiactivo. Así como una persona que sufre de quemaduras solares no es contagiosa, una persona irradiada no se vuelve radiactiva. Por otro lado, si está expuesta a radionucleidos, puede absorberlos o fijarlos en su piel y ropa. A esto se le llama contaminación. Una persona u objeto contaminado es radiactivo.
Pero hay, al menos, un caso excepcional en el que la irradiación induce radiactividad: la activación de neutrones. De hecho, un átomo estable que captura un neutrón puede volverse radiactivo. Sin embargo, en el corazón de un reactor nuclear en funcionamiento, existe un flujo de neutrones mantenido por las reacciones de fisión que producen el calor que se utiliza para generar electricidad. Este fenómeno de activación de neutrones se produce de forma natural con la producción por radiación cósmica de carbono 14 en la atmósfera o artificialmente con la producción de radionúclido de hierro en la vasija de un reactor nuclear.
Kamil Budzynski / Shutterstock.com
La mayor parte de la radiactividad que queda en la planta de energía nuclear cerrada está vinculada a estos productos de activación. Estos radionucleidos están atrapados en estructuras de acero y hormigón y, por lo tanto, constituyen un peligro mínimo para el medio ambiente y las poblaciones circundantes, a menos que el edificio del reactor se degrade significativamente. Por otro lado, estos radionúclidos siguen siendo peligrosos para el personal que deberá desmantelar la planta. Estos operadores no solo entrarán potencialmente en contacto con áreas contaminadas o activadas y serán sometidas a irradiación, sino que además las operaciones de demolición o corte pueden liberar radionucleidos atrapados. Por eso es necesario poner en marcha medidas de protección radiológica adecuadas para limitar lairradiación recibida por los operadores y prevenir el contacto y la inhalación de radionucleidos.
Lo que es muy importante comprender es que esta radiactividad se debe principalmente a radionucleidos que tienen una vida media corta. Por ejemplo, el hierro 55 y el cobalto 60, que se producen por activación neutrónica, tienen una vida media de 2,7 años y 5,3 años, respectivamente. No vamos a hacer la lista completa, pero la mayor parte de la radiactividad de una planta en espera de ser desmantelada se debe a productos de activación con una vida media que va desde varias decenas de días hasta algunos años. Como saben, la vida media se refiere al tiempo después del cual un radionúclido tiene exactamente una probabilidad entre dos de descomponerse. Después de diez vidas medias, la cantidad de radionúclidos se divide por 2 ¹⁰. Entonces, en unas pocas décadas, la radioactividad debida a los productos de activación se divide por mil.
Por lo tanto, es muy diferente de los radionúclidos que se encuentran en el combustible gastado que tienen, para algunos, vidas medias radiactivas muy largas, como el plutonio y su vida media de más de 10,000 años, o el neptunio-237 y su vida media. más de dos millones de años. Son estos radionucleidos del combustible gastado los que formarán los desechos radiactivos más peligrosos, pero este es otro tema que merece un artículo al menos tan extenso.

Una estrategia de desmantelamiento para poner en marcha

Que la radiactividad residual de una central nuclear cerrada disminuya en unas pocas décadas es extremadamente importante, porque es por eso que hay dos estrategias principales para el desmantelamiento. El primero es desmantelar la planta lo más rápido posible. El segundo es esperar a que disminuya la radiactividad antes de intervenir en el lugar. Después de algunas décadas, la radiactividad ligada a los productos de activación habrá disminuido considerablemente y los trabajadores estarán menos expuestos a la radiactividad. Por lo tanto, las medidas de protección radiológica también serán más fáciles de implementar.
El arbitraje entre estas dos técnicas no es fácil. El desmantelamiento inmediato requiere más protección radiológica, pero el desmantelamiento diferido puede plantear problemas de pérdida de información en el sitio o de envejecimiento y degradación de parte de la instalación, complicando el desmantelamiento. Creo que la elección óptima dependerá de las particularidades de cada reactor y de las habilidades de los jugadores involucrados.
Se han desmantelado varios reactores en todo el mundo. Si excluimos los barcos y submarinos de propulsión nuclear y si incluimos prototipos y reactores de investigación. Hay más de 160 reactores nucleares cerrados permanentemente en todo el mundo. Allí, al menos 17 han sido desmantelados por completo, alrededor de cincuenta están siendo desmantelados, otros cincuenta están a la espera de su decadencia para su posterior desmantelamiento, tres han sido enterrados y para el resto de cuarentena no se especifican las estrategias. El entierro es un método muy poco utilizado y, en casos especiales de reactores pequeños, solo implica juntar las partes radiactivas y verterlas en un material de larga duración como el hormigón. Esto hacees concebible solo en casos muy específicos y no hablaré más de ello. Las dos estrategias principales, el desmantelamiento directo o la espera de la desintegración radiactiva para reducir los riesgos, están, por tanto, bien representadas a escala mundial.
En Francia, la estrategia de EDF ha sido esperar a que la desintegración radiactiva de los productos de activación minimice la exposición de los trabajadores, con la excepción de algunos reactores experimentales y de investigación. Este aplazamiento voluntario del desmantelamiento de centrales nucleares es, sin duda, en parte responsable de la idea de que no sabemos cómo desmantelar las centrales nucleares. Sin embargo, en 2015, la ley de transición energética para el crecimiento verde consagró el principio del desmantelamiento inmediato en la normativa y EDF tuvo que cambiar radicalmente su estrategia. Este posicionamiento legislativo estaba justificado por el deseo de no depositar el peso del desmantelamiento en las generaciones futuras sino también por la pérdida de memoria y el importante gasto de vigilancia y mantenimiento queimplican una estrategia de desmantelamiento diferido. Podemos ver que la elección de la estrategia también toca elementos que escapan a criterios estrictamente científicos. Si tenemos que elegir entre limitar la exposición de los trabajadores o limitar la carga sobre las generaciones futuras, es una elección política, una decisión a tomar entre alternativas que no se pueden comparar con una métrica simple y objetiva. El político ha decidido e implementado una estrategia de preferencia.una decisión a tomar entre alternativas que no se pueden comparar con una métrica simple y objetiva. El político ha decidido e implementado una estrategia de preferencia.una decisión a tomar entre alternativas que no se pueden comparar con una métrica simple y objetiva. El político ha decidido e implementado una estrategia de preferencia.

Como sabrá, las centrales nucleares francesas de hoy consisten enteramente en reactores de agua a presión. Hay 58. En el mundo, varias centrales nucleares de agua a presión han sido completamente desmanteladas, como la central nuclear estadounidense de Rancho Seco o la de Maine Yankee por nombrar las dos más grandes.
En Francia, prácticamente hemos terminado de desmantelar el reactor del emplazamiento de Chooz A en las Ardenas, que estuvo en funcionamiento de 1967 a 1991. Chooz A es el primer reactor de agua a presión construido en Francia. EDF, que inicialmente había optado por el desmantelamiento diferido, modificó su estrategia y optó por el desmantelamiento inmediato en 2001 autorizado por ASN en 2006. El desmantelamiento ya está muy avanzado y debería estar completamente terminado en 2022. El reactor Chooz A es Reactor de 305 MW, más pequeño que los en funcionamiento pero con tecnología muy similar. Por tanto, se percibe como un curso de formación para el futuro desmantelamiento de centrales eléctricas actualmente en funcionamiento. El desmantelamiento de Chooz A se ha realizado sin mayores problemas hasta el momento, sin grandes retrasos ni aumentos de costes. El costo esperado de 500 milloneslos euros deben mantenerse como calendario.
Chooz A / Créditos: IRSN / Philippe Dureuil
Para hacerse una idea de los costes del futuro desmantelamiento, el documento más útil es la auditoría de 2015 encargada por el Ministerio de Medio Ambiente que evalúa las disposiciones para la deconstrucción de reactores EDF. . También hay un informe del Tribunal de Cuentas sobre el tema, pero está un poco anticuado. La auditoría confirmó en general las estimaciones de EDF, que se basan en un estudio en profundidad del emplazamiento de Dampierre. El desmantelamiento completo de esta central nuclear de 4 reactores de 900 MW eléctricos costaría 1.069 millones de euros en 2013. 2013 euros porque, como sabéis, el valor real de un euro varía con los años y con los años. 'inflación.
Esta cantidad es proporcionada por EDF y, por tanto, siempre ha sido más o menos parte del precio de la electricidad de las centrales nucleares. Hagamos un pequeño cálculo de la esquina de la tabla para obtener un orden de magnitud. Si cerramos la central eléctrica de Dampierre después de cuarenta años de funcionamiento, habrá producido alrededor de 1000 mil millones de kWh. Esto reduce el costo de desmantelamiento a 0,1 céntimos por kWh producido, alrededor del 2% del costo de producción de electricidad nuclear. Como la producción es solo un tercio del precio pagado por el consumidor final, desmantelar este sitio costaría menos del 1% del precio pagado por el usuario final, es decir, nosotros. Para quienes no estén satisfechos con los cálculos realizados en Francia, el desmantelamiento de las dos centrales nucleares estadounidenses de las quehan hablado antes han costado alrededor de $ 500 millones cada uno. Los comentarios de las operaciones de desmantelamiento ya realizadas en todo el mundo confirman por tanto el orden de magnitud dado por EDF.
Sistema de almacenamiento a largo plazo de residuos radiactivos

El caso de los residuos producidos por desmantelamiento

El desmantelamiento se lleva a cabo con mayor frecuencia desde las áreas menos radiactivas hasta las áreas más radiactivas. Por lo tanto, podemos comenzar por desmantelar todas las partes no nucleares de la planta. Hay varios tipos de residuos durante el desmantelamiento. Tener un punto de referencia. Hablaré de las cantidades de residuos radiactivos que se producirán por el desmantelamiento de un reactor de agua a presión en funcionamiento hoy, como los cuatro presentes en la planta de Fessenheim. En primer lugar, hay un 80% de residuos convencionales para un volumen de 80.000 m ³ , aproximadamente escombros de hormigón y acero. Todo esto representará una pequeña parte de los residuos que se producen anualmente en Francia por la deconstrucción y rehabilitación de edificios.
En el caso de los desechos radiactivos, habrá un pequeño volumen de desechos de nivel intermedio de vida larga, desechos que también se producen mediante el reprocesamiento de combustible gastado y para los que se está considerando el emplazamiento de Bure para su eliminación geológica profunda. La mayor parte de los residuos radiactivos son 7000 m ³ de residuos de corta y media actividad y 10.000 m ³ de residuos de muy baja actividad.
Los residuos de corta duración de actividad baja y media son residuos de peligro limitado. Se estima que después de algunos siglos, su radiactividad será del orden de magnitud de la radiactividad natural. Por lo tanto, se almacenan en la superficie en el sitio de almacenamiento nuclear más grande del mundo, el depósito de Aube.

Los residuos de muy baja actividad son más controvertidos. Estos desechos se producen "por zonificación". Todos los residuos producidos en una zona nuclear se consideran residuos de muy baja actividad, incluso cuando no contienen ningún rastro de radiactividad artificial. Este método de gestión, que es una particularidad francesa, implica por tanto costes económicos adicionales e impactos ambientales innecesarios. En el resto del mundo, existen umbrales de liberación. Si la radiactividad está por debajo de este umbral, los desechos no se consideran radiactivos. Se almacenan en el centro de agrupación industrial, depósito y almacenamiento. Sin embargo, este sitio no será suficiente para almacenar todos los residuos de muy baja actividad producidos por el desmantelamiento de los 58 reactores en la actualidad.hui en funcionamiento si mantenemos la misma gestión de estos residuos.
No obstante, es importante señalar que si tan mal se percibe el desmantelamiento es también porque tenemos reactores en suelo francés mucho más difíciles de desmantelar que los reactores de agua a presión. La primera generación de reactores nucleares construidos en Francia (gas de grafito de uranio natural), la central eléctrica de Brennilis (reactor de agua pesada) y los reactores Phénix y Superphénix (reactor de neutrones rápidos refrigerado por sodio) llevan varias décadas parados y su desmantelamiento se está acumulando. retrasos y costos adicionales. Sin embargo, los problemas encontrados son inherentes a las tecnologías de estos reactores y no se encontrarán para el futuro desmantelamiento de los 58 reactores de agua a presión actualmente en funcionamiento.
Este artículo es una adaptación del trabajo que produje para un video () en mi canal de YouTube. Encontrará más información en este video, en particular sobre los diferentes tipos de desechos radiactivos. También puede consultar las fuentes ().
Para más información: canal de YouTube Le Réveilleur, Sources Le Réveilleur.