Residuos radioactivos paira os nosos herdeiros

1999/11/01 Plazaola, Fernando Iturria: Elhuyar aldizkaria

O uso pacífico da enerxía nuclear sempre tivo una mala prensa. A fonte de todo iso radica no nacemento da enerxía nuclear, que se produciu de forma moi violenta da man dos explosivos de Hiroshima e Nagasaki. Si non fose pouco, a fría guerra tras a Segunda Guerra Mundial, a necesidade de que durante anos a poboación mundial mantivésese vixiada polos mísiles nucleares, incrementou aínda máis a sensibilización contra a enerxía nuclear. Ademais, os graves accidentes en Chernobil e Harrisburg e a falta de certeza de varias centrais nucleares no leste de Europa provocaron una maior sensibilización en contra.

Na actualidade gran parte da enerxía eléctrica obtense a través da enerxía nuclear. Nalgúns estados occidentais, Francia, Finlandia, Suecia, Suíza... máis do 50% da electricidade procede de centrais nucleares. Ademais, algúns dos estados mencionados non teñen ningunha tradición militar.

Do mesmo xeito que a maioría das cousas, a enerxía nuclear ten as súas vantaxes e inconvenientes, pero neste traballo non se discutirá a necesidade de utilizar ou refugar a enerxía nuclear, falarase dos residuos radioactivos que se xeran nas reaccións nucleares de fisión, especialmente nas actuais centrais nucleares. Está claro, sen dúbida, que, tanto desde o punto de vista das centrais nucleares como das centrais nucleares, o problema dos residuos nucleares é grave. Non só polos residuos nucleares que se poden xerar, senón porque os xerados até agora xa se converteron nun problema. Aquí analizarase o problema dos residuos nucleares.

O residuo radioactivo, ou nuclear, é una materia constituída por átomos inestables que se converten en átomos estables emitindo radiación ionizante (radiación alfa, beta ou gamma) sen uso práctico. Os residuos nucleares se subdividen, pero a clasificación estatal cambia. A seguinte figura é a utilizada en Estados Unidos:

  1. Residuos de alta actividade (HLW, High Level Waste). Entre estes residuos atópanse os produtos de fisión procedentes de reaccións nucleares de fisión. Estes atópanse en elementos químicos situados entre 1-65 e 81-96 e nalgúns casos nos isótopos de cada elemento químico. Os produtos destas reaccións de fisión son máis de 200. Una vez esgotado o alimento leva a reprocesar desde varias centrais, como a francesa da Hague, paira obter plutonio e uranio enriquecido, de forma que poida ser reutilizado en centrais nucleares e/ou explosivos nucleares. No reprocesamiento os residuos de fisión aparecen mesturados con residuos de alta toxicidade química, que tamén son residuos deste tipo. Fóra das centrais nucleares comerciais, sen esquecer Francia e o Reino Unido, especialmente en EEUU e a antiga Unión Soviética, durante anos a industria de armas nucleares xerou numerosos residuos de gran actividade.
  2. Residuos Transuránicos (TRU, TRansUranic waste). Esta sección de residuos utilízase unicamente en EEUU. No Reino Unido, pola súa banda, defínese una categoría de media actividade paira considerar estes residuos, aínda que este nome non é moi apropiado nalgúns Estados que definen cousas diferentes mediante este nome. O número atómico dos residuos desta categoría debe ser superior a 92 e ademais a actividade por gramo de residuo debe superar os 100 nanocuries. Estes residuos adoitan ser alfa-emisores e poden ter una vida moi longa, nalgúns casos millóns de anos. Moitos destes residuos xéranse no procesamiento e reprocesamiento do plutonio paira armas nucleares e do uranio enriquecido.
  3. Residuos de baixa actividade (LLW, Low Level Waste). Este tipo de residuos está constituído polos residuos de radioisótopos utilizados en medicamento nuclear, laboratorios de investigación, industrias diversas (papeleiras, siderúrxicas...). Tamén se inclúen algúns produtos utilizados en centrais nucleares (filtros, equipos contaminados, roupa, etc.). A maioría dos residuos son de baixa actividade e, en xeral, están constituídos por isótopos radioactivos de curta vida. Noutras palabras, os residuos que non se poden clasificar nos apartados anteriores son residuos de baixa actividade. Estes residuos son os máis abundantes e só en EEUU prevese que paira o ano 2030 este tipo de residuos alcancen os 5 millóns de m3. Estes residuos sitúanse en depósitos superficiais, ou próximos á superficie, aínda que nalgúns lugares concéntranse en antigas minas. En España, Francia e Xapón existen moderadamente novos depósitos superficiais deste tipo, cuxa construción e proteccións son máis sofisticadas que os que se enterraron hai anos en Francia, Reino Unido, Unión Soviética e Estados Unidos. Mentres que en Chequia e Alemaña este tipo de residuos localízanse en antigas minas, en Suecia e Finlandia realizáronse construcións especiais paira a localización destes residuos.

Una vez cheos os almacéns, péchanse e mantéñense baixo control ata que se destrúa a radioactividade, é dicir, entre 200 e 300 anos. Aínda que o debate sobre estes residuos non é mínimo, o problema é moito menor que o doutros residuos. De feito, o que se realiza con estes residuos ten un amplo consenso na comunidade científica. Ademais, o risco destes residuos é moito menor que o dos outros dous.

O problema doutros tipos de residuos mencionados, especialmente os residuos de alta actividade, é máis grave. A pregunta é Que facer cos residuos radioactivos de alta actividade? Na actualidade a maior parte deste tipo de residuos atópanse depositados en cubas nos tanques situados xunto a cada central nuclear. Estes residuos, ao desintegrarse e/ou fisionarse, liberan moita enerxía e en gran parte convértense en calor. Desta forma, a localización dos tanques produce un arrefriado das cubas e, ademais, a auga dos tanques actúa como protección biolóxica respecto da radiación que atravesa a cuba, especialmente a radiación gamma. Estas cubas son de deseño especial e os residuos que se sitúan nelas deben estar ben clasificados e medidos para que os residuos acumulados atópense lonxe da masa crítica. Con todo, nalgúns estados, como EEUU e Bélxica, as cubas tamén se sitúan en lugares secos, sen entrar en tanques (a temperatura superficial das cubas situadas en terra pode roldar os 160ºC). En xeral, estes residuos de alta actividade deben estar illados durante un tempo moi longo, ata que o número de núcleos non estables sexa despreciable, é dicir, ata que a maior parte dos residuos estabilícense. Pola contra, chegar aos seres humanos pode causar grandes danos. Este período de illamento pode ser de centos de miles de anos, debido a longo prazo vida media de moitos produtos de fisión que se producen en reaccións de fisión.

O termo illamento enténdese moi ben, pero o illamento milenario faise en certa medida incomprensible, xa que paira iso hai que falar en parámetros temporais a medida da existencia humana. Ademais, é coñecido que os tesouros das pirámides exipcias, a pesar de estar tan ben gardados, non permaneceron demasiado tempo nesta situación. Ademais, quen sabe que pasarán as civilizacións actuais en prazos moito máis curtos... Non é posible acurtar este período tan longo de illamento? Non é posible que estes núcleos inestables de media-longa vida que emiten radioactividade convértanse en núcleos estables ou de curta vida?

A reacción ou sucesión de reaccións que se describen nas preguntas anteriores coñécese como transmutación e nas últimas décadas traballouse intensamente na procura de métodos de alto rendemento paira a distribución e transmutación de núcleos de longa vida. As bases científicas son moi coñecidas, por exemplo 99Tc, un produto de fisión de longa vida cun neutro que se depredará até converterse nun isótopo 100Tc e que, de feito, mediante a desintegración beta, convértese nun elemento Ru de maior masa, mediante a depredación de dous neutróns máis a 102 Ru estable. Con todo, nas transmutaciones dos núcleos de longa vida en xeral interveñen varios procesos e chegar a un núcleo estable non ten por que ser tarefa fácil.

Os problemas da transmutación son tantos técnicos como económicos. Desde o punto de vista técnico, na actualidade é posible transmutar con alto rendemento os núcleos de longa vida. Con todo, moitos dos radionucleidos aparecen mesturados en concentracións baixas e con outros elementos químicos e isótopos radioactivos. Son necesarios procesos de distribución moi complexos paira distribuír os radioisótopos ou grupos individuais e reducir a súa concentración por transmutación a niveis aceptables. Isto resulta moi difícil paira materiais reprocesados. Desde o punto de vista económico, as transmutaciones a nivel comercial requirirían grandes infraestruturas de distribución e reactores. Os reactores poden ser tantos críticos como subcríticos, guiados por aceleradores. Supondo que os produtos de fisión e os transuránicos poderían separarse facilmente, só unha pequena porcentaxe anual podería ser transmutado eficazmente.

Por tanto, o proceso de transmutación de residuos de longa vida tardaría varias décadas e necesitaríanse varias xeracións de reactores. Se a distribución fose sinxela, as cousas serían así, e sábese que uno dos maiores obstáculos de todo este proceso está na repartición. O director de Xestión de Residuos Radioactivos de EE.UU., Crowley, asegura que aínda se necesitan décadas paira saber se os volumes de residuos existentes, e os que se producirán no futuro, poden ser obxecto dunha transmutación práctica a custos aceptables. Hoxe en día isto é imposible e o tecnicamente avanzado paira a xestión dos residuos e o único método economicamente combatible é illar os residuos en capas xeolóxicas profundas definitivas."

Xa en 1957 os científicos déronse conta de que en estruturas xeolóxicas estables de fondo era conveniente conservar os residuos de longa vida illados paira sempre. E leste é o procedemento que se propón actualmente como solución. Os contrarios a este procedemento afirman que esta solución é barata e que se tivo en conta paira manter os residuos lonxe do lugar e do pensamento. Os partidarios, pola súa banda, consideran que esta solución é una consecuencia lóxica da diminución no tempo da radioactividade, xa que co tempo vaise reducindo a toxicidade radioactiva dos residuos.

Por tanto, os partidarios desta solución investigaron profundas estruturas xeolóxicas cunha estabilidade de centos de miles de anos. Con todo, aínda non existe un almacén deste tipo en funcionamento e os Estados con programas máis avanzados, Suecia e EE.UU. non prevén que nos próximos dez anos os residuos de alta actividade comecen a situarse neste tipo de emprazamentos. A maioría dos Estados non prevé esta solución até mediados do século próximo.

Isto significa que todos os residuos de alta actividade atópanse en localizacións provisionais. A localización provisional é un concepto importante, xa que, antes de illar os residuos en estruturas xeolóxicas de fondo, son necesarios almacéns provisionais para que os residuos arrefríense durante décadas, reducindo en gran medida a actividade dos núcleos de curta vida. Algúns poderían dicir que os almacéns definitivos non están preparados, xa que na maioría dos Estados aínda non existen residuos suficientes deste tipo paira a súa localización definitiva (salvo en EEUU, onde se atopan a cuarta parte de todas as centrais nucleares do mundo). Con todo, este non é o único motivo polo que os residuos permanecen nos lugares provisionais, outros son de gran importancia: a) o desenvolvemento e a benevolencia da tecnoloxía paira a súa localización definitiva produciuse máis lentamente do que se pensaba —mesmo na comunidade científico-técnica—, b) a selección e caracterización do emprazamento fíxose máis complexa do que se esperaba (a lei estadounidense esixe que o risco despois de 10.000 anos sexa despreciable) e a resposta a estes proxectos pouco calibre fronte a outros moi importantes) e non moi ben calibrados. Nos últimos anos traballouse a nivel internacional paira facer fronte á resposta do público e tras varias reunións de expertos acordouse un informe paira a xestión dos residuos radioactivos, co fin de que os Estados asíneno.

A pesar de que a localización en profundidade dos residuos foi proposta fai máis de 40 anos, e por exemplo os "National Academy of Sciences" de EE.UU. consideran que esta é a mellor solución paira os residuos radioactivos, na comunidade científico-técnica sempre existiu una alternativa contraria a esta solución, argumentando que non é posible atopar un depósito seguro de fondo definitivo ou, polo menos, dubidosos. Con todo, os que se opoñen entre científicos e técnicos son minoritarios, xa que a localización en profundidade dos residuos é a solución máis aceptada.

Esta solución consiste en pechar definitivamente o almacén una vez cheo e evitar a posibilidade de recuperación dos seus restos mediante enterramento. Segundo os partidarios desta solución, se existe una solución clara paira os residuos de alta actividade, o que se debe facer é localizar os lugares adecuados e realizar estudos e caracterizaciones paira illar os residuos correctamente durante miles de anos sen riscos potenciais.

Nos últimos anos, outra das ideas que se estendeu é a de manter a superficie da terra baixo control en lugar de enterrar os residuos paira sempre en profundidade. Paira moitos esta proposta é moi atractiva porque: a) os problemas políticos e sociolóxicos que xera a localización do emprazamento atrásanse, é dicir, déixanse en mans das xeracións futuras, b) a construción e mantemento dos almacéns correspondentes aos produtores de residuos, de moi alto custo, déixanse paira o futuro c) non hai problemas de seguridade a curto prazo, xa que hai tecnoloxía paira controlar este tipo de residuos e está demostrada sen dúbida. Segundo esta proposta, a resposta ao problema atrásase até conseguir una "solución perfecta", que é si existe. Ademais, os investigadores disporán de máis tempo e diñeiro paira investigar. Está claro que si seguimos este camiño, o contrario da tecnoloxía nuclear, sen ningunha dúbida, pode afirmar que o problema dos residuos de alta actividade segue sen resolverse. Este debate, o de soterrar os residuos ou mantelos baixo control en superficie, foi o que se puxo de manifesto cando o pasado ano estudouse a xestión dos residuos radioactivos no parlamento francés.

Os rivais de manter os residuos baixo control en superficie, desde un punto de vista ético, afirman que as xeracións actuais son as que utilizan a vantaxe da enerxía nuclear, polo que deben ser elas as responsables dos potenciais danos e non as xeracións vindeiras. Como mencionei anteriormente, está claro que si se manteñen os residuos na superficie, o problema non está resolto, atrásase. Pero, en contra deste argumento ético, máis que deixar un almacén enterrado e pechado, é mellor deixar opcións ás xeracións futuras para que eles decidan, é dicir, que aínda non hai que tomar decisións irreversibles, como en Suecia. Recentemente, Holanda descartou a posibilidade de almacéns definitivos en profundidade na súa lexislación. No resto de Estados tamén existen presións importantes para que se teña en conta a recuperación dos residuos, é dicir, para que o almacenamento en profundidade poida ser recuperado en lugar de pecharse cando estea cheo. Entre eles atópanse Francia, Reino Unido, Suecia, Suíza e Canadá. Nestes Estados está a estudarse se a recuperación, o control e o mantemento a longo prazo axústanse ao obxectivo de seguridade que debe cumprirse sen ser desproporcionada, xa que existe a preocupación de que o illamento que produce o enterramento en profundidade do almacén non imposibilite a súa recuperación.

Con todo, a pesar de que a planificación paira a localización definitiva en profundidade dos residuos de alta actividade é una das máis desenvolvidas en EE.UU., esta planificación tamén está moi avanzada nalgúns estados nos que as condicións legais e políticas son moi esixentes, como é o caso de Suecia. Nos anos 70 o programa nuclear sueco limitouse até asegurar un illamento seguro dos residuos. Así xurdiu o proxecto KBS-3, no que actualmente Suecia é o líder na xestión de residuos en diferentes ámbitos. Durante o ano 2008 pódese pór en marcha a primeira fase do almacén e encherase una cuba do día. O peso de cada barril será de 25 toneladas, cunha cantidade de residuos de alta actividade de 2 toneladas. Iso si, estes residuos íanse a arrefriar durante polo menos 25 anos antes da súa tonelaxe noutro lugar provisional. No caso dos suecos, non está claro si despois de encher este almacén pecharase paira sempre.

Probablemente dous depósitos en profundidade que pecharán están a construírse en EE.UU., uno no monte Yucca1 paira illar residuos de alta actividade e outro no almacén WIPP2 paira illar residuos transuránicos. O almacén de montaña Yucca está en construción no estado de Nevada, a 160 km das Veigas. O almacén WIPP está situado en Novo México, preto da cidade de Carlsband.

A pesar de que aínda non se executou na súa totalidade, a lonxitude dos túneles da cela do Monte Yucca será de 250 km e 80.000 toneladas situaranse en cubas de residuos de alta actividade. Una vez pechado, a calor máxima que producirán os residuos será de 160 ºC (aos 50 anos do seu peche) e a roca ambiental estará moito máis seca do que está actualmente. Con todo, pasados centos de miles ou millóns de anos, a cuba destruirá as corrosión e os residuos internos escaparanse. O obxectivo da cela de montaña Yucca é manter os residuos completamente illados durante 10.000 anos, tal e como esixe a lexislación estadounidense.

Segundo os seus cálculos, desde o punto de vista da saúde, o risco que pode existir una vez pasado este período sería similar ao que tería una localización natural de uranio do mesmo tamaño. Os máis perigosos dos máis de 200 núcleos que se van a situar son aqueles de longa vida, solubles en auga e que non adoitan ser absorbidos en rocas e chan. Entre os máis perigosos do monte Yucca atópanse C-14, Cloro36, Cesio-135, Neptunio-237, Iodo-129, Kurio-245 e Teknezio-99. O illamento e seguridade destes isótopos é moi importante. As preocupacións sobre si estes isótopos van durar o suficientemente longo illado veñen de diferentes lugares: 1) Que pasaría si dentro de 7.000 anos a xente escavase a montaña? 2) En caso de terremotos ou accións volcánicas? 3) Con todo, o que máis pánico provoca é o hidrológico. O monte Yucca é un deserto (15 cm de precipitación ao ano), e aínda que a maior parte da choiva se evapora rapidamente, a auga, aínda que moi pouco, pode penetrar no interior a través das gretas do chan. Isto podería avanzar na corrosión intrínseca das cubas durante miles de anos, e a auga arrastraría os isótopos radioactivos disoltos nelas uns 300 m por baixo e eliminaríaos xunto coa auga do mesmo. Esta é a posibilidade máis estudada nos dous almacéns arriba mencionados. Con todo, analizando as posibilidades, as análises científicas indican que dez mil anos despois do peche do almacén o número de radioisótopos que poderían escapar desta auga pode ser moi pequeno, menor que o que se pode atopar nas diferentes fontes que consumimos actualmente.