Rejeitos radioativos

II Workshop Internacional
ENUMAS 2010
Oportunidades em Atividades Nucleares no Brasil:
Medicina, Agricultura e Indústria
Minicurso:
Há solução para o problema
dos rejeitos radioativos?
Roberto Vicente
Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares
Unicamp – Campinas – SP
20/08/2010
Atenção
Muitas das imagens exibidas nesta apresentação foram copiadas, e algumas foram
adaptadas, de sítios da internet, mas estão protegidas por leis de direitos autorais. Quando
disponíveis, os créditos foram dados ao lado das imagens. Esta apresentação destinou-se
somente a ilustrar a palestra sobre rejeitos radioativos proferida pelo autor no ENUMAS, não
podendo ser utilizada para outras finalidades, inclusive comerciais.
Há solução para o problema dos rejeitos radioativos?
Uma parcela da população, em particular certas
Organizações Não Governamentais, têm uma
visão muito negativa e estereotipada do assunto.
A energia nuclear é vista como insegura, suja e cara e,
Atualmente, a questão dos rejeitos radioativos é central.
SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL
MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE
INSTITUTO BRASILEIRO DO MEIO AMBIENTE E DOS RECURSOS
NATURAIS RENOVÁVEIS IBAMA
LICENÇA PRÉVIA Nº 279/2008
CONDICIONANTES DA LICENÇA PRÉVIA (ANGRA 3)
.....
2.17. Dar início ao processo de licenciamento ambiental do
repositório nuclear da CNAAA, dentro do âmbito do convênio da
ELETRONUCLEAR e CNEN, antes do início da operação da
Unidade 3;
2.18. Apresentar proposta e iniciar a execução do projeto aprovado
pelo órgão ambiental para disposição final dos rejeitos radioativos
de alta atividade antes do inicio da operação da Unidade 3.
http://www.ibama.gov.br/wp-content/files/LP279-2008-Angra 3.pdf
O QUE SÃO REJEITOS RADIOATIVOS?
Segundo a definição da Comissão Nacional de
Energia Nuclear (CNEN), são necessárias três
condições para um material ser considerado
rejeito radioativo: "O material ...
1. deve ser resultante de atividades humanas;
2. deve conter radioisótopos em concentração
superior aos limites de isenção da norma
CNEN-NE-6.02;
3. para o qual a utilização é imprópria ou não
prevista".
Independentemente da origem, nuclear ou não.
Rejeitos radioativos são gerados em várias
atividades humanas:
instalações do ciclo do combustível nuclear,
medicina, indústria, pesquisa, agricultura,
minerações
descarte de alguns produtos de consumo
É justificada essa preocupação com os rejeitos?
A maioria desses rejeitos pode representar
ameaça à saúde humana e ao meio ambiente,
por longos períodos de tempo, se não forem
tratados adequadamente.
Objetivo Fundamental da
Gestão de Rejeitos Radioativos
Proteger o Homem e o meio ambiente
(outras espécies e recursos naturais)
de efeitos prejudiciais dos rejeitos
gerados em práticas passadas e para
que as aplicações das substâncias
radioativas possam continuar a ser
usufruídas pela Humanidade.
O que proteger?
•Homem
•Meio ambiente
•Recursos naturais
Irradiação
direta
Indivíduo
do público
Gases e
aerossóis
Instalação
nuclear ou
radioativa
Efluentes
líquidos
trabalhador
Resíduos
sólidos
9
Para se fazer a adequada
GESTÃO DE REJEITOS RADIOATIVOS
são necessários:
PRINCÍPIOS ÉTICOS
LEIS E REGULAMENTOS
PADRÕES DE SEGURANÇA
CIÊNCIA E TECNOLOGIA
Um problema transdisciplinar
PROTEÇÃO
RADIOLÓGICA
Filosofia
Direito
Sociologia
Engenharias
Física
Química
Gestão de
rejeitos
radioativos
Matemática
Ecologia
Meteorologia
Biologia
Fisiologia
Geociências
Geografia
áreas ainda não
identificadas
Os Nove Princípios
Fundamentais para a
Gestão dos Rejeitos
Radioativos, estabelecidos
pela Agência Internacional
de Energia Atômica, em
1995, estão detalhados no
documento ao lado.
São declarações sobre
aspectos éticos que devem
fundamentar os objetivos
da Gestão dos Rejeitos.
http://www-pub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/Pub989e_scr.pdf
PRINCÍPIOS
1o. Princípio - Proteção à saúde humana
Os rejeitos radioativos devem ser gerenciados de forma a se
assegurar um nível adequado de proteção à saúde humana.
2o. Princípio - Proteção ao meio ambiente
Os rejeitos radioativos devem ser gerenciados de forma a se
assegurar um nível adequado de proteção ao ambiente natural.
3o. Princípio - Proteção além fronteiras
Deve-se assegurar um nível adequado de proteção à saúde das
pessoas e ao meio ambiente além das fronteiras do país
4o. Princípio - Proteção às futuras gerações
Deve-se assegurar às futuras gerações que os impactos previstos
sejam no máximo iguais aos que são considerados aceitáveis hoje.
5o. Princípio - Sem encargos às futuras gerações
Os rejeitos radioativos devem ser gerenciados de forma a não se
deixar encargos indevidos de proteção às futuras gerações.
6o. Princípio - Base legal apropriada
Os rejeitos devem ser gerenciados sob base legal apropriada, que
indique as responsabilidades e a função reguladora independente.
7o. Princípio - Limitação da geração de rejeitos
A geração de rejeitos radioativos deve ser mantida no nível mais
baixo que seja praticável, em volume e em atividade.
8o. Princípio - Interdependência da geração e gestão
A interdependência entre todas as etapas de geração de gestão dos
rejeitos radioativos deve ser considerada adequadamente.
9o. Princípio - Segurança das instalações
A segurança das instalações para a gestão dos rejeitos radioativos
deve ser assegurada apropriadamente durante toda sua vida útil
O apêndice 5 – Princípios
do documento ao lado,
estabelece os Princípios de
Desenvolvimento Sustentável
e descreve como eles devem
ser aplicados para o
desenvolvimento das políticas
públicas da gestão dos
rejeitos radioativos no
Reino Unido.
‘Princípios’ da DEFRA – Grã-Bretanha
1o. Princípio – Desenvolvimento sustentável
2o. Princípio – O ser humano no centro das atenções
3o. Princípio – Respeito aos limites do ambiente
4o. Princípio – Transparência, informação, participação
5o. Princípio – Ação com precaução
6o. Princípio – Ação com base na melhor ciência
7o. Princípio – Princípio do poluidor pagador
8o. Princípio – Visão de longo prazo
9o. Princípio – Balanço entre custos e benefícios
10o. Princípio – Sistema transparente e solidário
Organization for the Economic Co-operation and Developement
O documento discute uma
estratégia para a deposição
final de rejeitos radioativos de
meia-vida longa, desde uma
perspectiva ambiental e ética,
incluindo considerações sobre
eqüidade e justiça à presente
e às futuras gerações.
O documento apresenta os
requisitos para a gestão
dos rejeitos radioativos, de
acordo com a visão de uma
organização anti-nuclear, na
forma de
‘princípios ambientais’.
Amplitude da questão dos rejeitos radioativos
Filosofia
Direito
Sociologia
Engenharias
Física
Gestão de
Exemplos de problemas:
rejeitos
Química
radioativos
•Análises probabilísticas
de
Ecologia
Eventos e
Processos que possam levar à ruptura do
Matemática
isolamento dos rejeitos em longo Meteorologia
prazo
•Modelagem do Transporte e Difusão dos
Biologia
radionuclídeos em meios porosos
e
Fisiologia
fraturados do ambiente dos repositórios.
Geociências
Geografia
Amplitude da questão dos rejeitos radioativos
Filosofia
Direito
Física
Química
Matemática
Biologia
Sociologia
Engenharias
A base legal do país precisa ser desenvolvida
de acordo com a magnitude e abrangência do
Gestão
de país.
problema
de cada
Ecologia
rejeitos
Algumas referências do Brasil:
radioativos
• Artigos 21
e 22 da Constituição
• Lei Federal No. 10308 de 20/11/01
Meteorologia
• Regulamentos CNEN, p.exemplo: Gerência
de rejeitos
radioativos em instalações radiativas
• Decreto nº 5935 de 19 de novembro de 2006 Promulga a
Fisiologia Seguro do
Convenção Conjunta para o Gerenciamento
Combustível Nuclear Usado e dos Rejeitos Radioativos.
Geociências
Geografia
• Ninon Guerra Machado
Faria, Aspectos jurídicos e
institucionais dos rejeitos radioativos. Tese de doutorado
Amplitude da questão dos rejeitos radioativos
Filosofia
Direito
Sociologia
Alguns aspectos dessa área:
•
•
Engenharias
Física
aceitação pública da tecnologia nuclear;
de radioativos;
aceitação das instalaçõesGestão
de rejeitos
rejeitos
Química
• comunicação com o público
e meios de participação
radioativos
Ecologia
da sociedade nas decisões;
• identificação dos valores, crenças, aspirações,
Matemática
preferências e opiniões do público;
•
Meteorologia
comunicação intergeracional.
Biologia
Fisiologia
Geociências
Geografia
ESTRATÉGIA GERAL DA GESTÃO DOS
REJEITOS RADIOATIVOS
1. Minimizar a geração dos rejeitos radioativos;
2. Manter controle sobre os rejeitos em todas as
etapas da gestão;
3. Minimizar as doses de radiação e, ao mesmo tempo,
Minimizar os custos da gestão, aplicando o princípio
ALARA (As Low As Reasonably Achievable);
4. Diluir e Dispersar (D&D) os rejeitos
5. Reter e Retardar (R&R) a liberação
6. Concentrar e Confinar (C&C)
FLUXOGRAMA GERAL DA GESTÃO DE REJEITOS RADIOATIVOS
AUTORIZAÇÃO DA PRÁTICA
LICENCIAMENTO
justificação, otimização
limitação de dose
exclusão ou isenção
das fontes de radiação
CARACTERIZAÇÃO
GERAÇÃO DE REJEITOS
física, química e
radiológica
minimização e segregação
radioativo
DESCARTE
liberação
não
TRATAMENTO
condicionamento/redução
de volume
ARMAZENAMENTO
INTERMEDIÁRIO
guarda, registro,
rastreabilidade
sim
DEPOSIÇÃO FINAL
MEIO AMBIENTE
critérios aceitação, estudo de local,
avaliação de segurança
cenários, avaliação de
dose, autorização
não radioativo
não tóxico
O que são rejeitos radioativos?
a)
b)
c)
d)
e)
como são,
de onde vêm,
como são tratados,
qual o destino final,
qual o perigo
Como são os rejeitos radioativos?
MATERIAL DE LABORATÓRIO
Frascos, vidraria, luvas, papel, algodão
SÓLIDOS COMPACTÁVEIS
Recolhidos em tambores metálicos e
sacos plásticos
3H
14C
32P
35S
99Mo
131I
MATERIAL DE FILTRAGEM
Filtros de ar
90Sr
99Tc
Resina de troca iônica
129I 137Cs
LÍQUIDOS E SÓLIDOS ÚMIDOS
Soluções aquosas ou orgânicas, lamas e tortas
90Sr
137Cs
226Ra
228Ra
239Pu
241Am
FONTES SELADAS
60Co
90Sr
137Cs
226Ra
238Pu
241Am
ELEMENTOS COMBUSTÍVEIS QUEIMADOS
90Sr
99Tc
129I
137Cs
239Pu
241Am
+ ~500
outros
radioisótopos
RESÍDUOS DA MINERAÇÃO
210Pb
222Rn
226Ra
228Ra
230Th
232Th
238U
REJEITOS DO DESCOMISSIONAMENTO
60Co
90Sr
99Tc
129I
137Cs
239Pu
241Am
Como são os rejeitos radioativos?
Critérios de classificação
•
•
•
•
•
Estado físico (sólido, líquido e gasoso)
Atividade (alta ou baixa)
Meia-vida (curta, média ou longa)
Tipo de emissores (beta/gama ou alfa)
Origem (ciclo do combustível, aplicações
na medicina, indústria etc., minerações,
desmontagem de instalações)
• Tipo de tratamento (compactável,
incinerável, descontaminável etc.)
Classes de meia-vida e atividade
Escala de confinamento
De onde vêm
os rejeitos?
1. Aplicações da tecnologia nuclear na medicina:
• Radioterapia com fonte selada
teleterapia, braquiterapia (60Co,137Cs,192Ir,...)
• Medicina nuclear
radioterapia com radioisótopo (131I,153Sm, ...)
radiodiagnóstico por cintilografia (99mTc,131I, ...)
radiodiagnóstico por PET e SPECT (18F,133Xe, ...)
• Diagnóstico in vitro – radioimunoensaio (3H,14C,...)
• Outras aplicações
densitometria óssea (137Cs, 241Am,...)
irradiação de sangue e tecidos (60Co,137Cs,...)
marcapasso nuclear (238Pu)
BNCT (reator nuclear)
Teleterapia – modalidade ‘bisturi gama’, com fontes de
60Co,
aplicada em malformações arteriovenosas, metástases cerebrais,
meningeomas, tumores de hipófise e patologias funcionais como
epilepsia e Mal de Parkinson.
rejeitos radioativos: as próprias fontes, após fim da vida útil, e
rejeitos contaminados, gerados nos processos de fabricação.
Braquiterapia: modalidade aplicação manual: irradiação
com fontes seladas – agulhas, placas, fios e sementes,
em contacto direto com o tecido a tratar.
Fontes utilizadas: 226Ra, 198Au, 192Ir, 125I
rejeitos radioativos: as próprias fontes, após fim da vida útil, e
rejeitos contaminados, gerados nos processos de fabricação.
Radioterapia com radioisótopos: administração, ao
paciente, de radiofármaco que tem afinidade com o
órgão ou tecido a ser irradiado.
32P, 89Sr, 131I, 153Sm, 169Er, 191Au
Exemplo: 131I-metaiodobezilguanidina, injetado no paciente, concentra-se
em tecidos e órgãos específicos. O ponto de concentração intensa (seta à
direita) indica um feocromocitoma da glândula adrenal esquerda. Os outros
sítios de ‘uptake’ visíveis são glândulas salivares, fígado e trato urinário.
Rejeitos: gases, líquidos e sólidos contaminados durante a
fabricação, materiais de uso médico e excreta do paciente.
Diagnóstico por cintilografia: administração, ao paciente, de
radiofármaco que tem afinidade com o órgão ou tecido a ser
visualisado.Câmara gama ‘vê’ a radiação emitida pelo isótopo.
51Cr,57Co,59Fe,67Ga,75Se,81mKr,99mTc,125I,133Xe,169Er,198Au,201Tl
A gama-câmera faz um mapa da concentração do radioisótopo no
corpo do paciente, evidenciando os sítios alvo. A imagem do centro
mostra metástase óssea num homem e a da direita um câncer de
tireóide e as metástases no pulmão de um cão.
Rejeitos: gases, líquidos e sólidos contaminados durante a
fabricação, materiais de uso médico e excreta do paciente.
Radiodiagnóstico por PET*: Cortes tomográficos a partir da detecção de
radiação gama de aniquilamento de pósitrons.
11C, 15O, 18F, 68Ga
*PET = positron emmission tomography
Radiodiagnóstico SPECT*: É a tomografia computadorizada
por emissão de fóton único, que permite a obtenção de
imagens tomográficas. 99mTc, 111In, 123I, 133Xe
O tomógrafo SPECT permite obter, por exemplo, imagens tomográficas
do músculo cardíaco (centro) e do cérebro durante um ataque (direita).
SPECT = Single Photon Emmission Computed Tomography
IRRADIAÇÃO DE PRODUTOS DE SANGUE PARA TRANSFUSÃO: sangue,
hemácias, plaquetas e granulócitos são irradiados com radiação gama para
evitar que os linfócitos do doador ataquem órgãos do receptor (TA-GVHD*).
Cs137
*Transfusion Associated Graft
Versus Host Disease
IRRADIAÇÃO DE TECIDOS PARA TRANSPLANTE: pele, osso, cartilagem,
âmnion são irradiados para esterilização antes de serem armazenados em
bancos de tecidos, que ficam a disposição para enxerto ou transplante.
60Co
rejeitos radioativos: as fontes radioativas utilizadas para
irradiar, após fim da vida útil, e rejeitos contaminados,
gerados nos processos de fabricação das fontes.
BATERIA NUCLEAR PARA MARCA-PASSO: baterias de longa duração
foram fabricadas no passado usando radioisótopos como fonte de energia,
para alimentar marca-passos cardíacos que dispensavam troca freqüente.
BNCT: Boron Neutron Capture Therapy : pacientes de vários tipos de câncer
no cérebro (p.ex.: glioblastoma ou melanoma) recebem uma dose de
substância contendo boro na sua molécula (p.ex.: Borofenilalanina) a qual é
absorvida preferencialmente pelas células tumorais. A irradiação do paciente
com nêutrons provoca a fissão do isótopo 10 do boro.
rejeitos radioativos: as fontes de nêutrons, após fim da vida útil, ou
rejeitos da operação dos reatores nucleares utilizados.
2. Aplicações da tecnologia nuclear na indústria:
• Radiografia industrial
gamagrafia, neutrongrafia
• Medidores nucleares
medidores de nível, densidade, espessura, fluxo
• Esterilização
alimentos, produtos farmacêuticos, turfa, esgoto
• Processos de fabricação por irradiação
membrana hidrogel, silício, polímeros, gemas
• Instrumentos analíticos
fluorescência de raios-X, captura eletrônica, perfilagem gama
• Geradores termoelétricos radioisotópicos
baterias nucleares
• Traçadores radioisotópicos
Medidores nucleares: A transmissão/atenuação de radiações pelos materiais é
utilizada em diversos transdutores de uso industrial no controle de processos,
controle de qualidade e segurança.
22Na, 55Fe, 60Co, 85Kr, 90Sr, 109Cd, 134Cs, 137Cs, 147Pm, 241Am–Be, 238Pu, 252Cf
Medidores de Nível
Esterilização: A radiação gama de fontes de 60Co é utilizada para eliminar
microorganismos em diversos produtos..
Madeira para exportação, cosméticos, alimentos e produtos de uso
médico e farmacêutico
Processos de fabricação com radiação: A radiação gama de fontes de 60Co ou
nêutrons de reatores nucleares são utilizadas para induzir reações química
durante a produção de diversos artigos.
Alteração de cor em gemas, fabricação de membranas hidrogel, polimerização
sem solventes, dopagem de tarugos de silício para fabricação de semicondutores.
Instrumentos analíticos:
Detetor de fluorescência de raios-X
55Fe, 109Cd, 241Am
e
Detetor de captura eletrônica
63Ni
Análise de halogênios, nitrila,
compostos organometálicos e nitro
compostos em concentrações de
parte por trilhão.
Equipamentos de segurança
Aplicações da tecnologia nuclear na agricultura
• Desinfestação de alimentos
frutas, temperos
• Esterilização de turfa
• Controle de pragas
Técnica do inseto estéril
• Traçadores radioisotópicos
• Irradiação para aumento da variabilidade genética
• Controle de umidade
Desinfestação de alimentos: A irradiação de frutas, temperos e produtos
fitoterápicos, com radiação gama, é necessária para eliminação de ovos
e larvas de insetos, protozoários, fungos e bactérias. A irradiação de
sementes (alimento para pássaros) é necessária para evitar brotamento.
rejeitos radioativos: as próprias fontes, após fim da vida útil, e
rejeitos contaminados, gerados nos processos de fabricação.
Rhizobium-legume symbiosis model
Irradiação de turfa com 60Co para a fabricação de inoculantes, principalmente para
plantio da soja, objetiva apresentar uma contaminação microbiana baixa. O
microorganismo produtor de nitrogênio, Bradyrhizobium japônica, a ser inoculado,
tem resistência baixa e, se tiver que competir com uma grande população microbiana,
não se desenvolverá adequadamente.
Controle de pragas: A Técnica do Inseto Estéril (SIT*) consiste na irradiação dos
insetos, em alguma etapa do seu desenvolvimento (ovo, larva, pupa, adulto), com
radiação gama do 60Co, para provocar a esterilidade reprodutiva em machos da
espécie, os quais competem com machos selvagens pelas fêmeas e reduzem
sua população no ambiente infestado.
SIT = sterile insect technique
mosca da fruta
pupas antes da irradiação
machos sendo liberados
http://www.moscamed.org.br/
Aplicações da tecnologia nuclear na
pesquisa e controle ambiental
• Traçadores radioativos
• Melhoramento genético de espécies
• Detecção de contaminação ambiental
• Análise isotópica
Análise dos elementos indicados em
vermelho em concentrações de até ppb
H
Li
Na
K
Rb
Cs
Fr
Be
Mg
Ca
Sr
Ba
Ra
B
Al
Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga
Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In
La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl
Ac
C
Si
Ge
Sn
Pb
N
P
As
Sb
Bi
O
S
Se
Te
Po
Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lw
F
Cl
Br
I
At
He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn
60
Taxa de recarga de aqüíferos
Caracterização de estações de
tratamento de esgotos
Mapeamento de fluxo em canais
Mapeamento de contaminação
ambiental por pesticidas
Aplicações na pesquisa
• Análises químicas elementares
em materiais
• Estudos de rastreamento de
substâncias em processos
industriais
• Uso de feixes de nêutrons e
raios gama em pesquisa
http://www.ipen.br/crpq/lan.htm
http://www.ipen.br/ctr/index.html
Traçadores radioisotópicos: Radioisótopos de elementos essenciais a plantas são usados
para determinar a química do sistema solo/planta; radioisótopos diluídos em águas de
superfície indicam a direção e a taxa de infiltração no solo; radioisótopos diluídos em
açudes indicam taxa de escape para o subsolo; ração contendo radioisótopos indicam a
química de elementos essenciais na relação parasita/hospedeiro no gado.
3H, 32P, 45Ca, 55Fe, 65Zn, 86Rb.
microorganismos
rejeitos radioativos: materiais contaminados gerados nos
processos de fabricação dos radioisótopos.
fotossíntese
Indução de variabilidade genética: A irradiação de sementes
para induzir variabilidade genética tem sido utilizada há
décadas para melhoramento genético de plantas.
Aplicações da tecnologia nuclear na produção de
Energia
• Usinas nucleo-elétricas
• Usinas de dessalinização de água
• Usinas de aquecimento de água
• Reatores nucleares de propulsão
• Baterias nucleares
Aplicações da tecnologia nuclear na produção de
Energia
Angra I e II
2.000 MWe
Angra III
1.350 MW
Produção (2006)
13 TW·h
Média annual
12 TW·h
REATORES DE POTÊNCIA NO MUNDO
usa
frança
eslovênia
hungria
lituânia
suíça
eslováquia
japão
coréia
armênia
rússia
holanda
finlândia
argentina
bélgica
rep.checa bulgária brasil
suécia
alemanha
canadá
inglaterra
méxico irã
ucrânia
taiwan
itália
áfrica do sul
china
índia
em operação
espanha
em construção
romênia
cazaquistão
paquistão
desligado
Energia nuclear para produção de água potável
Kazaquistão: reator de Aktau produz 135 MWe de eletricidade,
aquecimento e 80,000 m³/dia de água potável, há 27 anos.
Japão: dez reatores produzem entre
1000 e 3000 m³/dia cada uma de água
potável, com 100 reatores-ano de
experiência acumulada.
Índia: unidade experimental produz
170 MWe, 1800 m³/dia de água
industrial e 4500 m³/dia de água
potável, desde 2002.
Usina de Aktau, às
margens do mar Cáspio
Aplicações da tecnologia nuclear na produção de
calor para aquecimento (District Heating)
Alguns exemplos:
• Ågesta Nuclear Power Plant, na Suécia
• Beznau Nuclear Power Plant, na Suíça, para 20.000 pessoas
• Rússia, várias usinas de co-geração (eletricidade e calor)
produziram 11,4 PJ de água quente em 2005 e novos
projetos vão triplicar a capacidade em uma década.
Aplicações da tecnologia nuclear na produção de
energia para propulsão
Submarinos, navios quebra-gelo, porta-aviões
+ 4 navios mercantes: EUA, Alemanha, Japão, Russia*
* Севморпуть (Северный
морской путь) o único em
operação.
Baterias radioisotópicas: Radioisotope thermoelectric Generator (RTG) usa o calor
liberado pelo decaimento radioativo para gerar eletricidade em sondas espaciais e em
estações meteorológicas em locais remotos. 90Sr, 238Pu, 241Am
RTG da sonda Cassini sendo
inspecionado (238Pu).
RTG’s da antiga
URSS, usados no
Ártico, sucateados
(238Pu)
90Sr
Como são
tratados os
rejeitos
radioativos?
http://www.worth1000.com/search/radioactive%20ooze
Compactação no tambor - Processo mecânico em que se
utilizam prensas hidráulicas (dezenas de toneladas) para
diminuir o volume dos rejeitos, reduzindo os espaços
vazios existentes.
Compactação do tambor - Processo mecânico em que
se utiliza prensas hidráulicas (centenas de toneladas)
para diminuir o volume de tambores contendo rejeitos.
INCINERAÇÃO
Combustão dos resíduos em fornos que operam a temperaturas elevadas.
Tratamento dos gases
(filtros e lavadores de gases)
Alimentação
Queima
Recolhimento das cinzas
Kernforschungzentrum Karlsruhe - Alemanha
Corte e fragmentação
Kernforschungzentrum Karlsruhe - Alemanha
Kernforschungzentrum Karlsruhe - Alemanha
Kernforschungzentrum Karlsruhe - Alemanha
Encapsulamento/imobilização
É a incorporação do rejeito em uma matriz sólida,
geralmente, cimento ou concreto. Utilizada para rejeitos
sólidos secos não compactáveis.
Rejeitos líquidos e lamas são imobilizados em
matriz sólida, freqüentemente, cimento Portland.
TRATAMENTO DE REJEITOS GASOSOS
O tratamento é, quase todo, in situ.
85
TRATAMENTO DE REJEITOS GASOSOS
O tratamento consiste na descontaminação
de efluentes radioativos gasosos por filtração
86
TRATAMENTO DAS FONTES
RADIOATIVAS SELADAS
87
TRATAMENTO DE FONTES RADIOATIVAS SELADAS
O tratamento proposto pelo GRR é a colocação das
fontes em cápsulas de chumbo e armazenamento
com blindagem adicional
88
TNA5787
Visão Panorâmica do Sistema de Deposição
Sistema de deposição no Repositório
DETALHES DO MÉTODO DE DEPÓSIÇÃO DAS FONTES
Para onde vão os rejeitos?
Conceito Geral de Deposição
Confinar os rejeitos durante o
tempo necessário ao decaimento,
prevenindo a migração de
radionuclídeos para a biosfera e
minimizando o risco de intrusão
no repositório antes que os
rejeitos tenham se tornado
inócuos.
Destinação dos rejeitos
• Armazenamento Intermediário
• Deposição Final
Armazenamento Intermediário
• Decair até atingir o nível permitido para descarte,
• Esfriar e aguardar deposição final,
• Aguardar deposição final
Deposição Final
A percepção negativa
sobre a deposição faz
com que apareça a
síndrome de NIMBY em
qualquer comunidade
candidata a hospedar
um depósito final.
TNA5787
NIMBY = not in my backyard
98
ALTERNATIVAS DE DEPOSIÇÃO DOS
REJEITOS RADIOATIVOS
TNA5787
VÁRIAS ALTERNATIVAS FORAM
SUGERIDAS NAS ÚLTIMAS DÉCADAS PARA
A DEPOSIÇÃO DOS REJEITOS
RADIOATIVOS, SEJAM IDÉIAS
EXTRAVAGANTES OU PROPOSTAS
SÉRIAS.
99
ALTERNATIVAS DE DEPOSIÇÃO DOS REJEITOS RADIOATIVOS
TNA5787
1. SOB O MANTO DE GELO DAS CALOTAS POLARES
Alternativa já investigada pelos EUA
Objeções: Custo elevado devido à distância e às condições ambientais;
incerteza sobre segurança de longo prazo por causa do risco de degelo;
rejeitada por países comprometidos com soluções dentro de suas próprias
fronteiras; Tratado da Antártica proibe.
http://www.ats.aq/index_e.htm
100
ALTERNATIVAS DE DEPOSIÇÃO DOS REJEITOS RADIOATIVOS
2. LANÇAR NO ESPAÇO, ENVIAR AO SOL
Alternativa já investigada pelos EUA.
Objeções: Custos proibitivos; riscos de acidente inaceitáveis durante
lançamento. Não obstante, vários quilogramas de Pu-238 foram lançados a
bordo de sondas espaciais, dentro das baterias nucleares.
101
ALTERNATIVAS DE DEPOSIÇÃO DOS REJEITOS RADIOATIVOS
TNA5787
3. LEVAR PARA PAÍSES COM MAIS TECNOLOGIA OU MAIS ‘ESPAÇO’
Alternativa já praticada por vários países, no passado.
Objeções: Resistência das populações nos países adiantados em recebê-los;
102
proibido pela Convenção de Basiléia sobre Exportação de Resíduos.
http://www.basel.int/
ALTERNATIVAS DE DEPOSIÇÃO DOS REJEITOS RADIOATIVOS
TNA5787
4. DEIXAR COMO ESTÁ PARA QUE AS FUTURAS GERAÇÕES, DE
POSSE DE TECNOLOGIAS MAIS AVANÇADAS, RESOLVAM
Alternativa ainda proposta, frequentemente, por ONG’s anti-nucleares.
Objeções: Não há quaisquer garantias de que as futuras populações serão
aptas a gerenciá-los adequadamente; a sociedade que usufruiu os benefícios
da prática que gerou os rejeitos tem a obrigação moral de resolver o problema.
103
ALTERNATIVAS DE DEPOSIÇÃO DOS REJEITOS RADIOATIVOS
TNA5787
5. DEPOSITAR EM MINAS ABANDONADAS
Alternativa utilizada por vários países, no passado. Ex.: Espanha, Alemanha,
República Tcheca.
Objeções: a segurança dos repositórios, em longo prazo, é fundamentada no
conceito de múltiplas barreiras naturais e artificiais; esses locais, dificilmente
104
atenderiam aos modernos requisitos de segurança.
ALTERNATIVAS DE DEPOSIÇÃO DOS REJEITOS RADIOATIVOS
TNA5787
6. DEPOSITAR NAS PLACAS TECTÔNICAS EM SUBDUCÇÃO
Alternativa investigada pelos EUA
Objeções: indisponibilidade de locais na maioria dos países; risco de
acidentes; rejeitada por acordo internacional.
105
ALTERNATIVAS DE DEPOSIÇÃO DOS REJEITOS RADIOATIVOS
TNA5787
7. LANÇAR NO MAR
Alternativa já utilizada no passado por Bélgica, França, Alemanha, Itália,
Japão, Holanda, Rússia, República da Coréia, Suíça, Reino Unido e EUA.
www.londonconvention.org
Objeções: Proibido pela Convenção de Londres.
106
ALTERNATIVAS DE DEPOSIÇÃO DOS REJEITOS RADIOATIVOS
TNA5787
8. DEPOSITAR SOB O LEITO OCEÂNICO
Alternativa investigada pela Suécia e pelo Reino Unido.
Objeções: Custos; risco de acidentes; tecnologia ainda não comprovada;
rejeitado por acordo internacional .
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ALTERNATIVAS DE DEPOSIÇÃO DOS REJEITOS RADIOATIVOS
TNA5787
9. RECICLAR/REAPROVEITAR
Alternativa já implementada por vários países. Ex.: França, Reino Unido,
Japão, EUA, Rússia, Alemanha, Índia, China, para elemento combustível.
Objeções: Aplicabilidade para apenas uma parte dos rejeitos; oposição de
parte da sociedade (partidos verdes, ONG’s) por causa da percepção de
ligação da reciclagem com a proliferação nuclear.
108
ALTERNATIVAS DE DEPOSIÇÃO DOS REJEITOS RADIOATIVOS
TNA5787
10. ARMAZENAMENTO DE LONGO PRAZO NA SUPERFÍCIE
Alternativa já investigada por França, Reino Unido, Suíça, EUA e Holanda
Objeções: Impossibilidade de garantir monitoramento em longo prazo;
dúvidas sobre a estabilidade e capacidade das futuras gerações em manter
controle; incertezas sobre se as informações passadas às futuras gerações
serão compreendidas adequadamente.
109
ALTERNATIVAS DE DEPOSIÇÃO DOS REJEITOS RADIOATIVOS
TNA5787
11. POÇOS TUBULARES PROFUNDOS
Alternativa já investigada por Reino Unido, Suíça, EUA, Suécia, Rússia,
Itália, Dinamarca e outros.
Objeções: O custo é elevado para grandes volumes de rejeitos.
110
ALTERNATIVAS DE DEPOSIÇÃO DOS REJEITOS RADIOATIVOS
TNA5787
12. FUSÃO DE ROCHA EM POÇOS TUBULARES PROFUNDOS
Alternativa já investigada por Reino Unido, EUA e Rússia.
Objeções: Aplicabilidade somente para poucos rejeitos; tecnologia não
comprovada.
111
ALTERNATIVAS DE DEPOSIÇÃO DOS REJEITOS RADIOATIVOS
TNA5787
13. BARREIRAS ARTIFICIAIS NA SUPERFÍCIE
Alternativa já implantada por França, Reino Unido, EUA Espanha, Japão,
Brasil, Canadá e outros.
Objeções: Não aplicável para rejeitos de atividade alta e parte das fontes
radioativas seladas.
112
ALTERNATIVAS DE DEPOSIÇÃO DOS REJEITOS RADIOATIVOS
TNA5787
14. ESTRUTURAS ARTIFICIAIS NA SUB-SUPERFÍCIE
Alternativa já implantada por Suécia e Finlândia
Objeções: Não aplicável para rejeitos de atividade alta.
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ALTERNATIVAS DE DEPOSIÇÃO DOS REJEITOS RADIOATIVOS
TNA5787
15. GALERIAS EM GRANDE PROFUNDIDADE
Alternativa já implantada por EUA e investigada por Bélgica, Reino Unido,
Espanha, Suécia, Holanda, Suíça, Reino Unido, Finlândia, Japão e outros
Objeções: Custo elevado; ainda é rejeitada por ONG’s anti-nucleares e
partidos verdes.
114
ALTERNATIVAS DE DEPOSIÇÃO DOS REJEITOS RADIOATIVOS
16. INJEÇÃO DIRETA
Alternativa utilizada no passado por EUA e
Rússia para rejeitos da indústria nuclear.
Atualmente utilizada para os rejeitos radioativos
da extração de petróleo e gás em vários países.
TNA5787
Objeções: somente para rejeitos líquidos ou que
possam ser convertidos em lamas; dúvidas
quanto à segurança em longo prazo (migração).
115
ALTERNATIVAS DE DEPOSIÇÃO DOS REJEITOS RADIOATIVOS
PRÁTICAS DO PASSADO
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DEPOSIÇÃO DIRETAMENTE NO SOLO
OAK RIDGE, TENNESSEE, DÉCADAS DE 50 A 70
116
DEPOSIÇÃO NO SOLO, COM ALGUM CONFINAMENTO
EUA
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OAK RIDGE, TENNESSEE, E HANFORD, WASHINGTON
117
DESPEJO EM LAGOAS DE SEDIMENTAÇÃO
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EUA
OAK RIDGE, TENNESSEE, DÉCADAS DE 50 A 70
118
DESPEJO DIRETO EM RIOS E LAGOAS
DÉCADAS DE 50 A 70
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EUA (OAK RIDGE)
RÚSSIA (CHELYABINSK)
119
HANFORD, WASHINGTON– DEPOSIÇÃO DIRETAMENTE NO SOLO
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EUA
120
Parque de tanques de Hanford durante a construção na década de 40
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LANÇAMENTO NO MAR – ATÉ 1972
Bélgica, França, Alemanha, Itália, Japão, Holanda,
Rússia, República da Coréia, Suíça, Reino Unido,
Suécia, Nova Zelândia e EUA
122
Lançamento no mar
?
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?
IAEA. Inventory of radioactive waste disposals at sea. IAEA, VIENNA, 1999.
(IAEA-TECDOC-1105)
123
Repositórios de superfície
em operação
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1.
- Câmaras de concreto -
124
DEPÓSITOS NA, OU PRÓXIMA DA, SUPERFÍCIE
PARA REJEITOS DE ATIVIDADE BAIXA. TEMPO
DE ISOLAMENTO NECESSÁRIO: POUCOS
SÉCULOS
França
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Centro de l’Aube
126
Espanha
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Centro de El Cabril (mesma tecnologia de l’Aube)
127
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Depósito de Goiânia - Brasil
128
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Japão
Depósito de Rokkasho
129
Inglaterra
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Depósito de Drigg - Sellafield
130
EUA
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Depósito de Idaho
131
República Tcheca
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Dukovany
132
Exemplos de repositórios
de superfície em operação
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2.
- Trincheiras -
133
EUA
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Richland,
Washington
Beaty,
Nevada
134
África do Sul
Vaalputs
Exemplo de depósito final de
rejeitos da mineração
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3.
- terraço elevado -
136
Espanha
Depósito da ex-mina de urânio de Andujar,
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1959 - 1981
137
Exemplos de repositórios de
sub-superfície em operação
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4.
- Minas abandonadas 138
Alemanha
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Repositórios de Konrad
e
Morsleben
139
República Tcheca
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Richard (Litomerice)
e
Bratrstvi (Jachymov)
140
Exemplos de repositórios de
sub-superfície em operação
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5.
- Câmara de concreto -
141
Finlândia
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Depósito de Olkiluoto
142
Suécia
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Depósitos de Forsmark
143
República da Coréia
zWolsong LILW Disposal Center - Site: Gyeongju - 2,096,491 m2
zCapacity: 100,000 drums (Phase I), 800,000 drums (Final)
z Disposal Type: Silo - Project Duration: 2006 ~ 2010
zLicense Construction & Operation by MEST on July 2008
zConstruction: Started on August 2008
Surface facilities
Vertical shaft
C/T
O/T
Entrance portal of C/O tunnels
6 Silos for phase 1 144
Conceito de deposição
http://article.nuclear.or.kr/jknsfile/v41/JK0410477.pdf
KHNP-NETEC
145
Exemplos de repositórios
profundos em operação
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6.
- Galerias em lentes de sal -
146
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Carlsbad, Novo México
147
EUA
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Repositório WIPP,
Carlsbad, Novo México
148
Exemplo de repositório
profundo para rejeitos de
atividade alta em construção
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7.
- galeria de mina 149
Japão:
Rejeito de alta atividade (HLW) e
Rejeitos transurânicos (TRU)
150
Bélgica – Argila de Boom
USA – Yucca Mountain
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Suíça
Conceito de repositório profundo do NAGRA
1. Túnel de acesso
2. Túneis de deposição
3. Laboratório
4. Unidade piloto
5. Túneis de deposição
6. Elevador
152
USA
Yucca Mountain, Nevada
153
Estamos fazendo uma gestão segura dos rejeitos?
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Muita gente acha que não!
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Uma coisa é certa! Um dia, os
rejeitos escaparão para o ambiente.
A interação dos
rejeitos e suas
embalagens com
os elementos
naturais, as
fraturas no solo e
as infiltrações de
água resultarão na
degradação dos
materiais ao longo
do tempo.
É só uma questão de
tempo, para que todos
os materiais do
repositório sejam
alterados.
Para dar garantias razoáveis que nada escape antes do tempo,
1. adotamos o conceito de Múltiplas Barreiras,
матрёшка
Um exemplo do conceito de múltiplas barreiras
TNA5787
2. Fazemos modelagens da migração dos
radionuclídeos nos meios porosos e
fraturados do entorno do depósito;
3. Fazemos ensaios acelerados em
laboratório da durabilidade dos materiais
em condições semelhantes às do depósito;
4. Analisamos análogos naturais e artificiais;
5. Utilizamos fatores de segurança
UM ANÁLOGO NATURAL
Em Cigar Lake, Canada, apesar do alto teor de urânio
na formação a 430 metros de profundidade, não há
qualquer sinal de sua presença na superfície. O
minério foi preservado desde sua formação.
A durabilidade de metais e cimentos pode ser
avaliada a partir de peças e obras antigas
Taxa de dose em um repositório para rejeitos nucleares
(Iodo-129 e C-14 são os dominantes)
164
Em alguns milênios, a radioatividade total dos rejeitos
nucleares terá decaído para um valor inferior à radioatividade
natural presente no minério original do urânio. A radiotoxicidade
total terá passado a linha original antes disso.
165
Fim
Obrigado pela
atenção.
TNA5787