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FAbrication, Irradiation and Reprocessing of FUELS and targets for transmutation

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Los residuos nucleares, combustible de los reactores de nueva generación

El reciclado de residuos nucleares puede mejorar la sostenibilidad y seguridad de la generación de energía nuclear. Un grupo de científicos desarrolló técnicas que permitan reducir la radiactividad a largo plazo de los residuos mediante su reutilización en la próxima generación de reactores.

Energía

La radiactividad de los residuos nucleares es un fenómeno natural provocado por la cantidad significativa de energía aprovechable que permanece en los materiales fisibles. El reciclaje y la transmutación de los actínidos menores constituyen pasos importantes de cara a cerrar el ciclo del combustible. El equipo del proyecto financiado con fondos europeos FAIRFUELS (Fabrication, irradiation and reprocessing of fuels and targets for transmutation) aplicó un criterio de sostenibilidad, para lo cual desarrolló combustibles novedosos basados en el reciclado de residuos nucleares mediante su reirradiación en reactores de nueva generación. El proyecto FAIRFUELS contribuye a reducir el volumen y la peligrosidad de los residuos nucleares, para lo cual incrementa el reciclado y la transmutación de estos y favorece así la transformación de los actínidos menores de larga actividad en materiales estables de baja actividad. Los reactores rápidos forman parte de los sistemas de energía nuclear de cuarta generación (Gen IV), considerados por la Plataforma Tecnológica para una Energía Nuclear Sostenible (SNETP) una prioridad fundamental de la investigación nuclear. El diseño de estos reactores permite una reducción significativa del consumo de uranio así como la liberación de la radiactividad residual a largo plazo presente en los residuos nucleares gracias a la transmutación. Se completó satisfactoriamente el experimento MARIOS, cuya finalidad era lograr la transmutación del americio para obtener datos sobre los combustibles irradiados a distintos niveles de temperatura y porosidad. Su objetivo consistía en investigar más de cerca el comportamiento de los blancos de actínidos menores en una matriz de óxido de uranio y comparar combustibles densos con combustibles de porosidad controlada. En dichos blancos se producen cantidades elevadas de helio que provocan hinchamiento y daños importantes al material sometido a irradiación. Otra prueba realizada en el ámbito del proyecto FAIRFUELS fue el experimento de irradiación SPHERE, concebido para comparar el americio en forma convencional de pellas (o pellets) con la presentación «Sphere-pac» (esferas empaquetadas). Los actínidos menores con «Sphere-pac» se obtienen mediante procesos de fabricación más sencillos que no generan polvo, muy relevantes a la hora de disminuir el riesgo de contaminación. Las pruebas de irradiación se llevaron a cabo en el reactor de alto flujo de Petten (Países Bajos). El experimento HELIOS se diseñó para estudiar el comportamiento en el interior de la pila de combustibles y blancos de matriz inerte con contenido de americio. Esta labor se centró en investigar la influencia del americio sobre la microestructura y la temperatura del gas helio liberado y sobre el hinchamiento del combustible. La comprensión de los mecanismos de liberación de gases es fundamental de cara a aumentar el rendimiento de la transmutación al máximo. Se espera que los resultados del proyecto FAIRFUELS contribuyan de manera significativa a solucionar el problema de los residuos nucleares radiactivos a través del reciclado de algunos de sus componentes más duraderos y peligrosos. La transmutación a sustancias más seguras mediante irradiación se podrá aplicar tanto a los incineradores de residuos nucleares actuales como a futuros reactores nucleares. Estas son vías importantes para poder cerrar el ciclo de combustible de una manera más sostenible y con un impacto medioambiental reducido.

Palabras clave

Radioactivo, reactores de nueva generación, residuos nucleares, transmutación, actínidos menores, FAIRFUELS

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