Energía nuclear

La nueva sede de Logic Research se encuentra a quince minutos de San Francisco, y ha experimentado la devastación causada por los terremotos y sus desastres posteriores. La página sirve como referencia sobre nuestra experiencia con la remediación nuclear y la limpieza de aguas residuales radiactivas.

NLR reconoce el trabajo realizado por Roger Asay de Centec XXI, de Gilroy, California. Asay es un experto de renombre mundial en el campo del desmantelamiento de centrales eléctricas y ha trabajado con NLR durante los últimos quince años para evaluar VSEP para el tratamiento de residuos radiactivos en instalaciones de generación nuclear.

VSEP en Japón

Históricamente, VSEP ha tenido éxito en el tratamiento del agua radiactiva y la concentración de material de desecho. Kashiwazaki-Kariwa es la planta de energía nuclear más grande del mundo y es propiedad de TEPCO, la empresa matriz de la planta de Fukushima. Las pruebas realizadas en la central eléctrica de Kashiwazaki-Kariwa en el oeste de Japón resultaron exitosas. VSEP trató las aguas residuales de cobalto radiactivo, produciendo agua no tóxica apta para la descarga.

NLR también proporcionó equipos de prueba VSEP para la instalación nuclear de Rancho Seco en California. La prueba de Rancho Seco evaluó la eliminación de partículas radiactivas del agua con el objetivo de producir agua para su reutilización o descarga. Esta prueba también fue exitosa, ya que VSEP produjo un filtrado limpio al tiempo que redujo los materiales residuales.

La prueba de simulación también se completó para varias otras plantas de energía en el este de los Estados Unidos.

Operación de la planta de energía nuclear: lo básico

La electricidad puede ser creada por turbinas de vapor. Se necesita calor para hervir agua para hacer vapor. Las centrales eléctricas convencionales queman carbón, gas natural o algún otro hidrocarburo para generar calor y generar vapor. En el proceso conocido como “fisión nuclear”, los átomos se dividen en partículas más pequeñas y, cuando esto sucede, se genera calor. Las plantas de energía nuclear utilizan el calor de este proceso para crear vapor. Los gases de combustión se generan cuando se queman hidrocarburos, pero no se crean emisiones con la fisión de átomos. Los átomos inestables con grandes cantidades de energía almacenada, conocidos como nucleidos radiactivos, se utilizan en el proceso y, a medida que estos átomos se descomponen, se pueden generar muchas formas de materiales radiactivos. Estos materiales de desecho deben ser secuestrados y finalmente desechados.

El uranio se enriquece y luego se usa para fabricar barras de la composición y geometría adecuadas y luego esto se usa como la barra de combustible donde tiene lugar la fisión. Estas barras de combustible se utilizan durante aproximadamente seis años, cuando aproximadamente el tres por ciento del uranio se ha fisionado. Las barras se trasladan a piscinas de combustible gastado. El agua se usa para enfriar las varillas durante aproximadamente cinco años, y cuando están lo suficientemente frías se trasladan al almacenamiento seco. El agua también se usa para mantener el núcleo del reactor frío y evitar el sobrecalentamiento. Las grandes bombas se utilizan para hacer circular el agua de enfriamiento y las torres de enfriamiento se utilizan para evaporar el calor de este agua.

Como el tres por ciento de las barras de uranio se separan, se crean productos de fisión, que son isótopos radiactivos de diferentes formas, como cesio 137, yodo 131, estroncio 90, bario 140 y muchos otros isótopos. Algunos son de corta duración en su radioactividad como el yodo-131, mientras que otros como el cesio-137 pueden ser peligrosos durante mucho tiempo.

En operaciones normales, hay poca radiactividad en el agua de enfriamiento y otras aguas de proceso utilizadas . Sin embargo, el agua puede contaminarse durante el desmantelamiento cuando los tanques y equipos usados ​​se lavan antes de su eliminación. El agua también puede contaminarse por fugas en el núcleo del reactor donde el agua puede entrar en contacto con las barras de combustible, o por fugas en las áreas de contención alrededor de las barras de combustible gastado. Con el desmantelamiento normal, generalmente hay tiempo para planificar la eliminación de esta agua. Sin embargo, en el caso de fugas inesperadas, no hay tiempo para dicha planificación y se implementan planes de contingencia.

Ya sea que el agua radiactiva se genere de manera planificada o en una liberación inesperada, la filtración por membrana se puede utilizar para separe efectivamente los materiales radiactivos del agua. El mayor desafío tanto en fugas como en desmantelamiento es el volumen. La cantidad de agua de enfriamiento gastada contaminada puede agotar rápidamente la capacidad de almacenamiento y, por lo tanto, requiere descarga o eliminación del sitio. Lamentablemente, el volumen de espacio disponible para la eliminación radiactiva suele ser limitado, y se debe lograr una reducción máxima del volumen para minimizar el costo y el riesgo para el medio ambiente.

Métodos de tratamiento de aguas residuales

Las pruebas realizadas con membranas de RO en espiral convencionales en agua radiactiva mostraron reducciones de volumen típicas del 50%. Otras pruebas con VSEP RO en flujos de residuos concentrados mostraron reducciones de volumen del 90-95%. Esta mayor reducción de volumen es una diferencia crítica entre las dos tecnologías. VSEP es capaz de mayores reducciones de volumen porque tiene un canal de alimentación más abierto y puede manejar sólidos suspendidos sin limitaciones. Además, VSEP no está limitado por la saturación de solubilidad en la que podría producirse un escalado en los módulos de RO en espiral convencionales.

Otros métodos de remediación pueden incluir la sedimentación y la adsorción. El problema con los métodos de adsorción es el avance, donde el material adsorbente puede saturarse y dejar de funcionar. Además, el porcentaje de eliminación puede no ser lo suficientemente alto como para garantizar suficiente agua tratada. Si bien la sedimentación es efectiva para partículas más grandes, ni los sólidos suspendidos pequeños ni los materiales radiactivos solubles (como el yodo) se asentarán.

Debido a que el desmantelamiento y las liberaciones accidentales son raros, se ha realizado un trabajo limitado en el tratamiento de aguas residuales radiactivas. La tecnología VSEP tiene múltiples ventajas en el tratamiento del agua radiactiva:

• Reducción de volumen muy alta
• Tamaño reducido
• Acceso remoto para controles y operación
• No se agrega ningún volumen de material de desecho adicional como con los adsorbentes
• Eliminación prácticamente completa de materiales radiactivos
• Sin sangrado una vez saturado
• Diseño industrial probado utilizado en refinerías y plantas de fabricación química
• Opciones de selectividad con elección de varias membranas

NLR actualizará esta referencia para informar a las partes interesadas sobre la historia y las capacidades de VSEP para el tratamiento de aguas residuales radiactivas.

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