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A few days ago, we discussed how waste management from nuclear power plants is one of the main causes of aversion to using this energy production method, which is also one of the cleanest and most sustainable. To allay this fear, there are several projects seeking to reuse this waste as fuel, but this would not be enough given the volume generated. Now, a new initiative aims to significantly reduce this waste.
Hace unos días comentábamos como la gestión de residuos de las centrales nucleares es una de las causas principales de la aversión hacia el uso de este método de obtención de energía que, por otra parte, es una de las más limpias y sostenibles. Para conseguir disipar ese miedo hay varios proyectos que pretenden reutilizar eso residuos como combustible pero esto no sería suficiente dado el volumen generado, pero ahora una nueva iniciativa pretende reducir estos residuos de una forma realmente significativa.
A new project led by Argonne National Laboratory (USA) proposes a revolutionary technology to reduce nuclear waste through liquid lead nuclear transmutation, which converts long-lived radioactive isotopes into elements that decay faster and more safely. Its goal is to reduce the mass of nuclear waste 28-fold and reduce the time it takes to manage its radiotoxicity 333-fold over 30 years, using physical, non-chemical methods for product separation.
Un nuevo proyecto liderado por el Laboratorio Nacional de Argonne (EE. UU.) propone una tecnología revolucionaria para reducir los residuos nucleares mediante la transmutación nuclear con plomo líquido, que convierte isótopos radiactivos de vida larga en elementos que se descomponen más rápido y de forma más segura. Su meta es disminuir la masa de los residuos nucleares 28 veces y reducir el tiempo de gestión de su radiotoxicidad 333 veces en 30 años, usando métodos físicos y no químicos para la separación de productos.
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Radioactive waste naturally loses its radioactivity through a process called radioactive decay. This process involves the unstable nuclei of atoms present in radioactive waste spontaneously transforming into more stable nuclei, emitting radiation in the form of alpha, beta, or gamma rays during the transformation. However, in this natural process, hundreds or thousands of years pass before the waste is no longer dangerous to living beings.
Los residuos radiactivos pierden su radiactividad de manera natural a través de un proceso llamado decaimiento radiactivo. Este proceso implica que los núcleos inestables de los átomos presentes en los residuos radiactivos se transforman espontáneamente en otros núcleos más estables, emitiendo radiación en forma de partículas alfa, beta o rayos gamma durante la transformación. Pero de esta forma natural pasan cientos o miles de años antes de que el residuo deja de ser peligroso para los seres vivos.
Nuclear transmutation significantly accelerates this process by bombarding the waste with neutrons, causing it to fission and transforming it into smaller, less dangerous nuclei. A proton accelerator generates a beam of high-energy protons that impact a liquid lead target, producing a large number of neutrons through something called spallation. The liquid lead acts as a carrier and moderator, containing nanometer-sized particles of smaller actinides suspended within.
La transmutación nuclear acelera considerablemente este proceso bombardeando los residuos con neutrones, provocando su fisión y transformándolos en núcleos más pequeños y menos peligrosos. Un acelerador de protones genera un haz de protones de alta energía que impacta en un blanco de plomo líquido, produciendo una gran cantidad de neutrones mediante algo llamado espalación. El plomo líquido actúa como medio portador y moderador, conteniendo partículas nanométricas de actínidos menores suspendidas en su interior.
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After fission, the resulting products are separated from the actinides by centrifugal force, avoiding complex and dangerous chemical processes. This procedure reduces the mass and volume of nuclear waste 28-fold, equivalent to converting an Olympic-sized swimming pool into a jacuzzi. Furthermore, the time required to manage the radiotoxicity of the waste is reduced 333-fold, which reduces the need for long-term geological storage and, consequently, the possibility of soil contamination.
Tras la fisión, los productos resultantes se separan de los actínidos mediante fuerza centrífuga, evitando procesos químicos complejos y peligrosos. Con este procedimiento la masa y el volumen del residuo nuclear se reducen 28 veces, equivalente a pasar de una piscina olímpica a un jacuzzi. Además el tiempo necesario para gestionar la radiotoxicidad de los residuos disminuye 333 veces, lo que reduce la necesidad de almacenamiento geológico a largo plazo y por ende la posibilidad de contaminación de los suelos.
Argonne is in an advanced stage of research and development, has secured funding, multidisciplinary teams, and a clear roadmap toward demonstrating the technical and economic viability of nuclear waste transmutation in the coming decades. Despite this, there is still no official date announced for the commercial launch of the liquid lead nuclear transmutation system. However, there is no doubt that we will see it, and this could significantly boost the use of nuclear energy in our future energy mix.
Argonne está en una etapa avanzada de investigación y desarrollo, tiene el financiamiento asegurado, equipos multidisciplinarios y una hoja de ruta clara hacia la demostración de la viabilidad técnica y económica de la transmutación nuclear de residuos en las próximas décadas. Pero a pesar de ello aún no hay una fecha oficial anunciada para la puesta en marcha comercial del sistema de transmutación nuclear con plomo líquido pero no cabe duda de que lo veremos y esto puede dar un gran empujón al uso de la nuclear en nuestro mix energético del futuro.
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https://interestingengineering.com/energy/us-argonne-used-nuclear-fuel-project