Las aguas residuales nucleares se refieren a aguas residuales que contienen sustancias radiactivas producidas durante la utilización de la energía nuclear. Estas sustancias radiactivas incluyen principalmente tritio, uranio, plutonio, torio y radio. Las aguas residuales nucleares se origina principalmente en centrales nucleares, fabricación de armas nucleares, investigación de medicina nuclear y producción de materiales radiactivos. Según su nivel de radiación y fuente, las aguas residuales nucleares se pueden clasificar en aguas residuales radiactivas de alto nivel y aguas residuales radiactivas de bajo nivel.
1. Operaciones de la planta de energía nuclear
- Agua de enfriamiento del reactor: se usa para enfriar combustible nuclear, que puede contener sustancias radiactivas después del contacto con el combustible.
- Reprocesamiento de combustible gastado: agua utilizada para extraer los resultados de combustible nuclear recuperable en desechos líquidos radiactivos de alto nivel.
- Agua de limpieza de equipos: generado a partir del mantenimiento y la limpieza de equipos de plantas nucleares, que a menudo contienen sustancias radiactivas de baja concentración.
- Descarga de condensado: el agua condensada por el sistema de circulación de vapor puede transportar pequeñas cantidades de sustancias radiactivas.
2. Fugas de accidentes nucleares
- Se produjeron grandes cantidades de aguas residuales nucleares durante desastres como los accidentes nucleares de Chernobyl y Fukushima, que requieren almacenamiento y tratamiento a largo plazo.
3. Ciclo de combustible nuclear
- Minería de uranio: la extracción del mineral de uranio genera aguas residuales que contienen elementos radiactivos.
- Procesamiento de combustible: los procesos químicos involucrados en la fabricación de combustible nuclear pueden conducir a la contaminación del agua.
- Reprocesamiento de combustible gastado: el reciclaje y el tratamiento del combustible nuclear gastado producen desechos líquidos radiactivos de alto nivel.
4. Medicina e investigación nuclear
-Diagnóstico y tratamiento médico: los procedimientos como los escaneos PET-CT y la radioterapia contra el cáncer utilizan isótopos radiactivos, generando aguas residuales radiactivas de bajo nivel.
- Investigación de laboratorio nuclear: los experimentos que involucran materiales radiactivos pueden liberar o descargar aguas residuales nucleares.
1. Aguas residuales radiactivas de bajo nivel (LLW)
-Contiene pequeñas cantidades de isótopos radiactivos (por ejemplo, tritio, yodo-131, cesio-137).
- Se origina principalmente en operaciones de rutina de centrales nucleares, instituciones de investigación y la industria médica.
2. Aguas residuales radiactivas de alto nivel (HLW)
-Generado principalmente a partir del reprocesamiento de combustible gastado y contiene altas concentraciones de sustancias radiactivas (por ejemplo, Strontium-90, Cesium-137, Plutonio-239).
-Exhibe radiactividad extremadamente fuerte y largas vidas medias, que requieren un tratamiento riguroso y un almacenamiento a largo plazo.
1. Contaminación ambiental
- Si se manejan incorrectamente, las sustancias radiactivas en las aguas residuales nucleares pueden infiltrarse en el suelo, el agua subterránea, los ríos y los océanos, lo que conduce a la contaminación a largo plazo.
2. Impacto biológico
-Los elementos radiactivos como Strontium-90 y Cesium-137 pueden ser absorbidos por la vida marina, ingresando a la cadena alimentaria y, en última instancia, afectando la salud humana.
3. Riesgos para la salud humana
- La exposición a largo plazo a aguas residuales radiactivas aumenta los riesgos de cáncer, mutaciones genéticas y daño del sistema inmune.
Las aguas residuales nucleares no se pueden descargar directamente al medio ambiente y deben someterse a tratamientos de almacenamiento físico, químico, biológico y a largo plazo, que incluyen:
1. Precipitación y filtración (eliminación de partículas radiactivas suspendidas)
- El método de precipitación de la coagulación química implica agregar precipitantes (como sales de hierro, sales de aluminio, refrescos, fosfatos) a aguas residuales nucleares. Estos reaccionan con los nucleidos radiactivos, formando precipitados insolubles, reduciendo efectivamente el contenido radiactivo y purificando las aguas residuales.
2. Intercambio iónico (eliminación de iones radiactivos)
- Este método utiliza resinas de intercambio de iones para intercambiar cationes radiactivos o aniones con iones no radiactivos, reduciendo significativamente la concentración de sustancias radiactivas, asegurando que las aguas residuales tratadas cumplan con los estándares de descarga.
3. Evaporación y concentración (reduciendo el volumen de aguas residuales)
- El calentamiento de evaporación separa el agua de los materiales radiactivos, lo que permite que el vapor condensado se descargue de manera segura, mientras que los desechos radiactivos concentrados sufieren solidificación para un tratamiento adicional.
4. Tratamiento de biotecnología
- Los microorganismos y las plantas pueden eliminar los nucleidos radiactivos a través de la absorción, acumulación, precipitación y mecanismos de expansión, reduciendo el contenido radiactivo para cumplir con los estándares de descarga.
