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Pu, Am, Np, Cm son
los actínidos con mayor
prioridad para
transmutar.
Tc,IyCsserían los
principales productos
de fisión a transmutar.
Las etapas de la separación
y transmutación
son: reproceso por vía
húmeda; recuperación
del uranio y plutonio;
separación de actínidos
minoritarios (Np, Am,
Cm) y de productos de
fisión (Cs, I, Tc); fabricación
de combustibles
con los radionucleidos
transmutables; irradiación
neutrónica en
reactores rápidos o
ADS; reproceso por vía
seca (pirometalúrgico)
del combustible irradiado
para recuperar los
actínidos no quemados
o formados; almacenamiento
definitivo de los
residuos de vida larga
restantes.
El objetivo de la I+D
en separación es disponer
de capacidades experimentales
para participar
en los proyectos
europeos y obtener los
conocimientos necesarios
para evaluar su
viabilidad e interés.
Francia y Japón están
desarrollando los programas
más relevantes
en separación avanzada
y transmutación.
Plan de Investigación y Desarrollo Tecnológico para la Gestión de Residuos Radiactivos (1999-2003)
reactor nuclear con un flujo y espectro
energético optimizados de forma que se favorezcan
las reacciones de fisión, lo que
normalmente se consigue con un espectro
rápido y un alto flujo neutrónico.
Por otra parte, la fisión de los actínidos produce
energía, mejorando así el aprovechamiento
del uranio original.
En cuanto a los productos de fisión y activación,
las reacciones nucleares deseables
son las de captura neutrónica, normalmente
favorecidas con energías menores, especialmente
en el rango de resonancias. Contrariamente
a la fisión, que produce
neutrones que favorecen la reacción en cadena,
la captura presenta un balance neutrónico
negativo que hace que sea prácticamente
imposible la transmutación de estas
sustancias en los reactores térmicos-críticos
desarrollados hasta la fecha. Para ello se
contemplan los sistemas subcríticos alimentados
por una fuente de espalación accionada
por un acelerador (“Accelerator driven
systems” ADS), los cuales tienen
también ventajas para la incineración de
actínidos minoritarios.
La transmutación puede concebirse con diferentes
combinaciones de reactores de
agua ligera, reactores rápidos y sistemas
ADS; estos últimos estarían dedicados exclusivamente
a la transmutación de actínidos
minoritarios y productos de fisión
(“double strate” propuesta por Japón y
Francia), o incluirían también el quemado
del Pu, como es el caso del Amplificador de
Energía concebido por el equipo del profesor
Rubbia, o el sistema ATW propuesto por
el Laboratorio de Los Alamos (Estados Unidos),
en los que se produciría una importante
cantidad de energía.
De acuerdo con la situación de nuestro
país, ENRESA considera que la investigación
en esta área debe dirigirse principalmente
a la transmutación avanzada mediante
sistemas ADS y a los sistemas de
separación vinculados a la misma. El escenario
hipotético más razonable pasaría inicialmente
por un reproceso avanzado en
medio acuoso de los elementos combustibles
quemados en los reactores de agua ligera
existentes, tras el cual se reciclarían los
actínidos y productos de fisión en un siste-
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ma ADS, concebido con un ciclo completo
que incluye la separación piroquímica para
sus elementos quemados y la fabricación de
elementos frescos con los actínidos y productos
de fisión reciclados. Alternativamente,
parte del Pu se podría quemar en reactores
de agua ligera, reciclándose el MOX irradiado
en el sistema transmutador. De acuerdo
con la Figura 17, las etapas e instalaciones
a considerar serían las siguientes:
1. Reproceso por vía húmeda de los
combustibles irradiados para recuperar
el uranio y el plutonio.
2. Separación de actínidos minoritarios
(Np, Am, Cm) y de algunos productos
de fisión de vida larga (I, Tc) de los
residuos líquidos de alta actividad resultantes
del reproceso.
3. Fabricación de combustibles con los
radionucleidos objeto de transmutación.
4. Irradiación neutrónica de estos combustibles
en sistemas híbridos (acelerador+conjunto
subcrítico).
5. Reproceso por vía seca (pirometalurgia)
del combustible irradiado para
recuperar los actínidos no transmutados
o formados nuevamente.
ENRESA, consciente de la importancia creciente
que ha ido adquiriendo la separación
y transmutación, inició algunas actividades
sobre estos temas en 1996,
habiendo colaborado hasta la fecha en los
siguientes proyectos:
Estudio experimental del proceso de
espalación en un bloque de plomo y
su acoplamiento a un conjunto subcrítico
de uranio metálico (FEAT), realizado
en el CERN por el grupo del profesor
Rubbia con participación de las
Universidades Autónoma y Politécnica
de Madrid.
Estudio experimental de transmutación
del Tc-99 mediante cruce adiabático
resonante (TARC), utilizando Pb como
moderador. Realizado por el grupo del
profesor Rubbia en el marco del 4º
Programa Marco de la UE y con participación
del CIEMAT y las universidades
citadas anteriormente.