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El mundo recicla su basura atómica

Varios proyectos internacionales investigan una nueva generación de reactores capaces de reducir la radiactividad de los residuos nucleares y de reutilizarlos como nuevo combustible

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Cada año, las centrales nucleares europeas generan 550 metros cúbicos de basura radiactiva: un volumen en el que cabrían 550.000 litros de agua, pero compuesto por plutonio, estroncio, cesio y otros elementos cuya peligrosidad se mantiene durante miles de años. Un solo ciudadano español produce cuatro gramos anuales de estos desperdicios atómicos, por el mero hecho de utilizar la red eléctrica.

La gestión del combustible gastado es uno de los principales problemas de las centrales nucleares. Sin embargo, para reducir su peligrosidad y favorecer su reutilización, hay en marcha diferentes proyectos en todo el mundo que pretenden avanzar en la investigación de la técnica denominada transmutación.

Bajo este enrevesado nombre se esconde una tecnología reactivada en los últimos años por iniciativa de Japón y Francia que promete convertir el combustible de uranio gastado en residuos cuya radiactividad apenas se mantenga durante decenas de años. Además, la transmutación permitirá reutilizar los desechos nucleares como combustible útil, un paso necesario si son ciertas las previsiones que aseguran que las minas de uranio conocidas se agotarán en un siglo. Con esta tecnología, habría gasolina atómica para miles de años.

Según los expertos, si se logran separar el plutonio y demás elementos del combustible irradiado y se rompen sus isótopos mediante la fisión con un flujo intenso de neutrones, se reducirán de manera drástica sus efectos nocivos a largo plazo y se facilitará su almacenamiento bajo tierra.

Al cementerio nuclear

Uno de los proyectos que pretende hacer realidad la teoría es el programa europeo Eurotrans, en el que colabora el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (Ciemat). Su objetivo prioritario es desarrollar plantas piloto para los procesos más avanzados de transmutación.

De esa forma, se quiere reducir el volumen y la toxicidad de la basura nuclear, aumentar la seguridad de su tratamiento e investigar nuevos reactores que reduzcan la cantidad de desechos en las centrales para cumplir con los objetivos marcados por la UE. También se busca reducir los problemas que genera el acopio de residuos de alta actividad en almacenes geológicos profundos, cementerios nucleares bajo tierra, o en las piscinas de las propias centrales atómicas.

La transmutación sería una solución óptima para la central de Trillo (Guadalajara), que debido a su diseño llegó en 2003 a su capacidad máxima de almacenamiento de combustible usado en su piscina y tuvo que habilitar un depósito temporal de residuos en seco. Sin embargo, según algunos estudios preliminares, la transmutación de los elementos presentes en el combustible nuclear irradiado de un parque nuclear como el español necesitaría varias décadas para su realización.

'Hay varios procesos para hacerlo, pero el de fisión es el básico', revela Enrique González, investigador del Ciemat. 'Con este sistema, los isótopos se rompen por la mitad y los dos trozos resultantes tienen vidas más cortas, de menos de 30 años. Al cabo de este tiempo, la actividad de estos residuos es despreciable'. Pero González aclara que la transmutación no pretende convertir residuos de alta actividad en otros de baja y media, sino que siguen siendo residuos de alta actividad pero con una vida temporal más corta.

Además de limpiar los residuos, también se genera nuevo combustible. Cuando después de unos cinco años se agota el de un reactor nuclear, sólo el 4% del peso total está formado por desechos radiactivos transuránicos que se pueden tratar para reducir su toxicidad.

Sin embargo, el resto está formado por uranio casi intacto, así como por una pequeña parte de plutonio, un elemento particularmente tóxico que emite partículas alfa durante larguísimos periodos de tiempo y se forma en el interior del reactor. Tanto el uranio como el plutonio se pueden reciclar y reutilizar.

Estos procesos requieren reactores especiales que llevan a cabo dos métodos similares. Según González, 'la forma más eficaz es utilizar bien reactores nucleares rápidos o de cuarta generación (desarrollados sobre todo en Francia), o sistemas accionados por un acelerador de partículas, llamados ADS. La cuestión está en que se quiera producir electricidad durante un tiempo prolongado o no'.

Cóctel de uranio y plutonio

Con los reactores actuales ya se puede utilizar el nuevo combustible. Francia ya lo hace con el denominado MOX (siglas en inglés de Óxidos Mezclados). 'Se coge el combustible usado, se le da un tratamiento químico, se separa el plutonio, que se mezcla con óxidos de uranio, y da como resultado MOX, que produce nueva energía, aunque no puede producir nuevo combustible', detalla González. Pero esta técnica apenas disminuye la radiotoxicidad a largo plazo de los residuos de alta actividad.

Por eso, si se quiere nuevo combustible y que haya menos residuos, hay que optar por reactores de cuarta generación. Y ya existe uno en el sureste de Francia, llamado Phénix. 'Es un reactor rápido experimental con más de 30 años en servicio que tiene toda la tecnología necesaria que se utiliza para investigar', explica González.

Eso sí, es antiguo fue inaugurado en 1973 y se hace necesario mejorar su tecnología, por lo que existen otros proyectos de la UE como el CP-ESFR (siglas de Reactor Rápido Refrigerado por Sodio), cuyo objetivo es que antes de 2020 se construya en Francia un prototipo de nuevo reactor que sería el sucesor del Phénix.

Únicamente Francia y Reino Unido ofrecen servicios de reproceso de combustible gastado a otros países, como Alemania y Bélgica. En Francia funciona la planta de La Hague, capaz de reprocesar 800 toneladas de combustible al año. En Reino Unido, la de Sellafield. Y Japón está construyendo una planta en Rokkasho-Mura. Por su parte, en EEUU ha surgido un renovado interés por el reproceso. El Gobierno de George W. Bush creó la llamada Alianza Mundial por la Energía Nuclear, que une a EEUU con otros países como Francia, Japón o Rusia en la búsqueda de un nuevo método para reciclar el combustible gastado.

El problema son los costes. 'A día de hoy es más caro usar reactores rápidos que los reactores térmicos actuales. El coste de incluir reprocesado y gestión del combustible está en un 10% y un 20% del coste de generación de energía nuclear tradicional, a lo que habría que añadir el coste del reactor', se lamenta González.

¿Cuál es el ciclo de combustible en España?
En el Plan Energético Nacional de 1983, el Gobierno de Felipe González optó por un ciclo abierto para el combustible nuclear gastado de las centrales españolas. Este modelo considera la ‘gasolina’ atómica quemada como un residuo peligroso e inservible, así que se almacena en instalaciones temporales con el objetivo de, en el futuro, enterrarlos en un cementerio nuclear bajo tierra: el almacenamiento geológico profundo.

¿Qué es el reprocesado?
La alternativa al ciclo abierto es el ciclo cerrado, en el que se reutiliza parcialmente el combustible gastado. Este reprocesado consiste en recuperar los ingredientes con potencial energético del ‘fuel’ utilizado, principalmente uranio y plutonio, para emplearlos una vez más en un reactor. El nuevo combustible, compuesto por óxidos de uranio y de plutonio, se denomina MOX. El resto de subproductos se destina a un depósito temporal, como paso previo al almacenamiento geológico profundo. Hasta 1983, los combustibles usados de las centrales españolas se enviaban a Francia o Reino Unido para su reprocesado. Cuando el precio de este servicio se disparó, el Gobierno optó por el ciclo abierto.

¿En qué consiste la transmutación?
El objetivo de los físicos nucleares es similar al de los alquimistas, que perseguían la transformación del plomo en oro: quieren cambiar la naturaleza de los elementos químicos. La transmutación consiste en bombardear con un chorro de neutrones a los elementos transuránicos, aquellos que tienen más protones en su núcleo que el uranio (92) y su origen es generalmente artificial. Los neutrones disparados parten el núcleo del elemento radiactivo y dan lugar a otros isótopos de vida más corta.

¿Cuánta basura nuclear hay en España?
Las centrales nucleares españolas almacenaban 3.370 toneladas de combustible de uranio gastado en 2005, según los datos de la empresa pública que los gestiona, Enresa. Al final de la vida operativa de las plantas atómicas, en principio 40 años, el parque nuclear español habrá producido 6.640 toneladas de desperdicios altamente radiactivos.