Radioatividade residual, gestão de resíduos: tudo no desmantelamento de centrais nucleares

Com o envelhecimento da frota nuclear francesa e o fechamento da usina nuclear de Fessenheim, o assunto do desmantelamento de usinas nucleares deve surgir regularmente. Portanto, é hora de fazer um balanço deste assunto controverso e muitas vezes mal tratado.
Comecemos com a ideia cuidadosamente cultivada pela desinformação comum sobre a questão nuclear: sabemos como desmontar usinas nucleares. Não temos usinas nucleares totalmente desmontadas em território francês, mas existem exemplos de desmantelamento completo em todo o mundo. Poderíamos citar as usinas nucleares americanas de Rancho Seco ou Maine Yankee, por exemplo. O desmantelamento completo de uma usina nuclear é, portanto, possível, uma vez que foi inteiramente realizado em certas usinas de energia ao redor do mundo. Mas vamos mergulhar um pouco na complexidade do assunto.

A questão da radioatividade residual

O descomissionamento nuclear ocorre em várias etapas. Começamos fechando definitivamente a usina nuclear. O combustível é descarregado e colocado na piscina, os vários circuitos são esvaziados e os efluentes são tratados. Uma vez que os reservatórios tenham sido esvaziados e os elementos mais radioativos presentes no tanque, em particular as hastes de controle, tenham sido removidos, toda a planta permanece para ser desmontada. As usinas que aguardam desmontagem encontram-se neste estado. A radioatividade contida por uma usina nuclear paralisada é muito menor do que aquela contida por uma usina nuclear em funcionamento contendo combustível.
Mas por que uma usina de energia neste estado ainda contém radioatividade? Pode haver contaminações. Por exemplo, radionuclídeos (átomos radioativos) que escaparam do revestimento do combustível e se fixaram no vaso ou no circuito primário. Mas, há radioatividade residual também por causa do fenômeno da ativação de nêutrons.

Antes de explicar esse fenômeno, deve-se entender que, na grande maioria dos casos, a irradiação não o torna radioativo. Assim como uma pessoa que sofre de queimadura solar não é contagiosa, uma pessoa irradiada não se torna radioativa. Por outro lado, se ela for exposta a radionuclídeos, pode absorvê-los ou fixá-los na pele e nas roupas. Isso é chamado de contaminação. Uma pessoa ou objeto contaminado é radioativo.
Mas há, pelo menos, um caso excepcional em que a irradiação induz radioatividade: a ativação de nêutrons. Na verdade, um átomo estável capturando um nêutron pode se tornar radioativo. Porém, no núcleo de um reator nuclear em operação, existe um fluxo de nêutrons mantido pelas reações de fissão que produzem o calor que é utilizado para gerar eletricidade. Este fenômeno de ativação de nêutrons ocorre naturalmente com a produção por radiação cósmica de carbono 14 na atmosfera ou artificialmente com a produção de radionuclídeo de ferro no vaso de um reator nuclear.
Kamil Budzynski / Shutterstock.com
A maior parte da radioatividade remanescente na usina nuclear desligada está ligada a esses produtos de ativação. Esses radionuclídeos ficam presos em estruturas de aço e concreto e, portanto, constituem um baixo perigo para o meio ambiente e as populações vizinhas, a menos que o prédio do reator esteja significativamente degradado. No entanto, esses radionuclídeos permanecem perigosos para o pessoal que terá que desmontar a planta. Esses operadores não apenas entrarão em contato com áreas contaminadas ou ativadas e sofrerão irradiação, mas, além disso, as operações de demolição ou corte podem liberar radionuclídeos presos. É por isso que é necessário implementar medidas de proteção contra radiação adequadas para limitar oirradiação recebida pelos operadores e evitar o contato e inalação de radionuclídeos.
O que é muito importante entender é que essa radioatividade se deve principalmente aos radionuclídeos que têm meia-vida curta. Por exemplo, o ferro 55 e o cobalto 60, produzidos pela ativação de nêutrons, têm meia-vida de 2,7 anos e 5,3 anos, respectivamente. Não vamos fazer a lista completa, mas a maior parte da radioatividade de uma planta aguardando desmontagem se deve a produtos de ativação com meia-vida variando de várias dezenas de dias a alguns anos. Como você sabe, a meia-vida se refere ao tempo após o qual um radionuclídeo tem exatamente uma chance em duas de se decompor. Após dez meias-vidas, a quantidade de radionuclídeos é dividida por 2 ¹⁰. Então, em poucas décadas, a radioatividade devido aos produtos de ativação é dividida por mil.
É, portanto, muito diferente dos radionuclídeos encontrados no combustível usado, que têm, para alguns, meias-vidas radioativas muito longas, como o plutônio e sua meia-vida de mais de 10.000 anos, ou o neptúnio-237 e sua meia-vida. com mais de dois milhões de anos. São esses radionuclídeos de combustível irradiado que formarão os resíduos radioativos mais perigosos, mas este é outro assunto que merece um artigo pelo menos tão longo.

Uma estratégia de descomissionamento a ser implementada

Que a radioatividade residual de uma usina nuclear paralisada diminua em algumas décadas é extremamente importante, porque é por isso que existem duas estratégias principais para o descomissionamento. O primeiro é desmontar a planta o mais rápido possível. A segunda é esperar que a radioatividade diminua antes de intervir no local. Após algumas décadas, a radioatividade associada aos produtos de ativação terá diminuído consideravelmente e os trabalhadores estarão menos expostos à radioatividade. Portanto, as medidas de proteção contra radiação também serão mais fáceis de implementar.
A arbitragem entre essas duas técnicas não é fácil. A desmontagem imediata requer mais proteção contra radiação, mas a desmontagem diferida pode representar problemas de perda de informação no local ou de envelhecimento e degradação de parte da instalação, complicando a desmontagem. Acho que a escolha ótima vai depender das particularidades de cada reator e das habilidades dos jogadores envolvidos.
Vários reatores foram desmontados em todo o mundo. Se excluirmos navios e submarinos com propulsão nuclear e se incluirmos protótipos e reatores de pesquisa. Existem mais de 160 reatores nucleares permanentemente desligados em todo o mundo. Nele, pelo menos 17 foram totalmente desmontados, cerca de cinquenta estão em processo de desmontagem, outros cinquenta aguardam decadência para posterior desmontagem, três foram enterrados e para o restante da quarentena as estratégias não são especificadas. O enterro é um método muito pouco usado e, em casos especiais de pequenos reatores, envolve apenas juntar as partes radioativas e despejá-las em um material de longa vida como o concreto. Isso fazsó é concebível em casos muito específicos e não falarei mais sobre isso. As duas estratégias principais, desmontar diretamente ou aguardar a decadência radioativa para reduzir os riscos, estão, portanto, bem representadas em escala global.
Na França, a estratégia da EDF era aguardar a decadência radioativa dos produtos de ativação para minimizar a exposição dos trabalhadores, com exceção de alguns reatores experimentais e de pesquisa. Este adiamento voluntário do desmantelamento de centrais nucleares é, sem dúvida, parcialmente responsável pela ideia de que não sabemos como desmantelar centrais nucleares. No entanto, em 2015, a lei de transição energética para o crescimento verde consagrou o princípio do desmantelamento imediato nos regulamentos e a EDF teve de mudar radicalmente a sua estratégia. Este posicionamento legislativo foi justificado pelo desejo de não colocar o peso do desmantelamento nas gerações futuras, mas também pela perda de memória e os gastos significativos de vigilância e manutenção queenvolvem uma estratégia de desmantelamento diferido. Podemos perceber que a escolha da estratégia também toca em elementos que fogem a critérios estritamente científicos. Se devemos escolher entre limitar a exposição dos trabalhadores ou limitar o ônus das gerações futuras, é uma escolha política, uma decisão a ser feita entre alternativas que não podem ser comparadas a uma métrica simples e objetiva. O político decidiu e implementou uma estratégia de preferência.uma decisão a ser feita entre alternativas que não podem ser comparadas a uma métrica simples e objetiva. O político decidiu e implementou uma estratégia de preferência.uma decisão a ser feita entre alternativas que não podem ser comparadas a uma métrica simples e objetiva. O político decidiu e implementou uma estratégia de preferência.

Como você deve saber, as usinas nucleares francesas hoje consistem inteiramente em reatores de água pressurizada. São 58. No mundo, várias usinas nucleares de água pressurizada foram completamente desmontadas, como a usina nuclear americana de Rancho Seco ou a de Maine Yankee, para citar as duas maiores.
Na França, praticamente terminamos a desmontagem do reator do local Chooz A nas Ardenas, que funcionou de 1967 a 1991. Chooz A é o primeiro reator de água pressurizada construído na França. A EDF, que inicialmente optou pelo desmantelamento diferido, modificou sua estratégia e optou pelo desmantelamento imediato em 2001, autorizado pela ASN em 2006. O desmantelamento já está bem avançado e deverá ser totalmente concluído em 2022. O reator Chooz A é um Reator de 305 MW, menor que os em operação, mas com tecnologia muito semelhante. É, portanto, percebido como um curso de formação para o futuro desmantelamento das usinas atualmente em operação. A desmontagem do Chooz A foi feita sem grandes problemas até agora, sem grandes atrasos ou aumento de custos. O custo esperado de 500 milhõeseuros devem ser mantidos como o calendário.
Chooz A / Créditos: IRSN / Philippe Dureuil
Para se ter uma ideia dos custos do futuro desmantelamento, o documento mais útil para é a auditoria de 2015 encomendada pelo Ministério do Ambiente que avalia as disposições para a desconstrução dos reatores EDF . Há também um relatório do Tribunal de Contas sobre o assunto, mas está um pouco desatualizado. De um modo geral, a auditoria confirmou as estimativas da EDF, que se baseiam num estudo aprofundado das instalações de Dampierre. O desmantelamento total desta central nuclear composta por 4 reactores de 900 MW elétricos custaria 1.069 milhões de euros em 2013. Euros em 2013 porque, como sabem, o valor real de um euro varia ao longo dos anos e ao longo dos anos. 'inflação.
Este montante é provisionado pela EDF e, portanto, sempre representou mais ou menos parte do preço da eletricidade proveniente das centrais nucleares. Vamos fazer um pequeno cálculo no canto da mesa para obter uma ordem de magnitude. Se fecharmos a usina de Dampierre após quarenta anos de operação, ela terá produzido cerca de 1.000 bilhões de kWh. Isso reduz o custo de descomissionamento para 0,1 cêntimos por kWh produzido, cerca de 2% do custo de produção de eletricidade nuclear. Como a produção é apenas um terço do preço pago pelo consumidor final, o desmantelamento deste site custaria menos de 1% do preço pago pelo usuário final, ou seja, nós. Para quem não está satisfeito com os cálculos feitos na França, o desmantelamento das duas centrais nucleares americanas das quais euque falaram antes custaram cerca de US $ 500 milhões cada. O feedback das operações de desmantelamento já realizadas em todo o mundo confirma, portanto, a ordem de grandeza fornecida pela EDF.
Sistema de armazenamento de longo prazo para resíduos radioativos

O caso dos resíduos produzidos pelo desmantelamento

O desmantelamento é mais frequentemente realizado das áreas menos radioativas para as áreas mais radioativas. Podemos, portanto, começar desmontando todas as partes não nucleares da usina. Existem vários tipos de resíduos durante a desmontagem. Para ter um ponto de referência. Falarei sobre as quantidades de rejeitos radioativos que serão produzidos com o desmantelamento de um reator de água pressurizada em operação hoje, como os quatro presentes na planta de Fessenheim. Em primeiro lugar, são 80% de resíduos convencionais para um volume de 80.000 m ³ , grosso modo entulho de concreto e aço. Tudo isso representará uma pequena parte dos resíduos produzidos anualmente na França pela desconstrução e reabilitação de edifícios.
Para os resíduos radioativos, haverá um pequeno volume de resíduos de nível intermediário de longa vida, resíduos que também são produzidos pelo reprocessamento de combustível irradiado e para os quais o local de Bure está sendo considerado para descarte geológico profundo. A maior parte dos resíduos radioativos é 7000 m ³ de resíduos de vida curta de nível baixo e médio e 10.000 m ³ de resíduos de nível muito baixo.
Resíduos de vida curta de nível baixo e médio são resíduos de perigo limitado. Estima-se que, após alguns séculos, sua radioatividade será da ordem de magnitude da radioatividade natural. Eles são, portanto, armazenados na superfície do maior local de armazenamento nuclear do mundo, o centro de descarte de Aube.

Resíduos de nível muito baixo são mais controversos. Esses resíduos são produzidos "por zoneamento". Todos os resíduos produzidos em uma zona nuclear são considerados resíduos de nível muito baixo, mesmo quando não contêm nenhum vestígio de radioatividade artificial. Esta forma de gestão, que é uma particularidade francesa, envolve custos económicos adicionais e impactos ambientais desnecessários. No resto do mundo, existem limites de liberação. Se a radioatividade estiver abaixo desse limite, o resíduo não é considerado radioativo. Eles são armazenados no agrupamento industrial, armazém e centro de armazenamento. No entanto, este local não será suficiente para armazenar todos os resíduos de baixíssimo nível produzidos pelo desmantelamento dos 58 reatores hoje.hui em operação se mantivermos a mesma gestão desses resíduos.
No entanto, é importante destacar que se o desmantelamento é tão mal percebido, é também porque temos reatores em solo francês muito mais difíceis de desmontar do que os reatores de água pressurizada. A primeira geração de reatores nucleares construídos na França (gás natural de urânio e grafite), a usina Brennilis (reator de água pesada) e os reatores Phénix e Superphénix (reator rápido de nêutrons refrigerados a sódio) foram desligados por várias décadas e seu desmantelamento está se acumulando. atrasos e custos adicionais. Porém, os problemas encontrados são inerentes às tecnologias desses reatores e não serão encontrados para o futuro desmonte dos 58 reatores de água pressurizada atualmente em operação.
Este artigo foi adaptado de um trabalho que produzi para um vídeo () em meu canal do YouTube. Você encontrará mais informações neste vídeo, em particular sobre os diferentes tipos de rejeitos radioativos. Você também pode consultar as fontes ().
Para mais informações: canal do YouTube Le Réveilleur, Sources Le Réveilleur.