Estrategias para la prevención de la contaminación por radiación.

Este artículo arroja luz sobre las tres estrategias para prevenir la contaminación por radiación.

I. Medidas de control para prevenir o minimizar la contaminación por radiación:

Es solo a través de la prevención que se puede garantizar la seguridad de esta contaminación de radiación muy dañina y peligrosa. La mera palabra "radiactividad" evoca temor en la mayoría de las personas, incluso en trabajadores capacitados y capacitados en este campo. Este temor ha sido grabado en la mente del público por nombres como Hiroshima, Chernobyl de tres millas y recientemente Fukushima (Japón).

Como sabemos ahora, la radiación ingresa al medio ambiente tanto de fuentes naturales como artificiales, y la radioactividad puede existir como materiales gaseosos, líquidos o sólidos. En EE. UU., La Agencia de Protección del Medio Ambiente (EPA) tiene la autoridad para desarrollar pautas federales de protección radiológica para facilidad de la radioactividad en el entorno general y para la exposición de los trabajadores en este campo y para el público en general.

La Comisión Reguladora Nuclear (NRC, por sus siglas en inglés) y los estados individuales autorizados por NRC, conocido como estado de acuerdo, implementan los estándares ambientales generales de la agencia de protección ambiental a través de regulaciones y acciones de licencias. Estas normas generalmente se basan en recomendaciones desarrolladas por el Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA). El nivel de radiación global que fue de 20-45 rem por año antes del advenimiento de la era nuclear se ha elevado actualmente a 155 rem por año debido a varias fuentes antropogénicas o artificiales.

La instalación de plantas nucleares y las pruebas nucleares contribuyen con el 4% de la radiación total a la que están expuestos los seres humanos y otros seres vivos. La contaminación por radiación aumenta día a día con la expansión de las instalaciones nucleares y los reactores de fisión nuclear, así como la realización de pruebas nucleares en varios países para establecer su supremacía y mostrar su poder militar.

No podemos controlar la radiación de fuentes naturales, pero definitivamente podemos controlar la contaminación por radiación de fuentes antropogénicas mediante la adopción de medidas adecuadas para la prevención y el control de la contaminación de materiales radiactivos para que no alcance el nivel peligroso.

Algunas de las medidas que deben adoptarse para prevenir la contaminación por radiación son las siguientes:

1. Al establecer en las centrales nucleares, la selección del sitio, su diseño, construcción, puesta en servicio, operación, desmantelamiento, sus efectos a corto y largo plazo en las personas y el medio ambiente, así como en las plantas y los animales, debe considerarse seriamente para controlar la radiación.

2. Antes de la construcción de la central nuclear o cualquier estación de investigación nuclear, los parámetros ambientales, como los datos meteorológicos e hidrológicos del lugar, la identificación del grupo crítico de la población que probablemente esté expuesto a la radiación, la condición sismológica de la región, etc. estudiado cuidadosamente y todos los parámetros deben estar de acuerdo con las recomendaciones de la Comisión Internacional de Protección Radiológica (CIPR).

3. Los datos preoperativos recopilados antes de la construcción del sitio deben utilizarse para establecer los límites de liberación de gases radiactivos. Las estaciones de monitoreo deben instalarse en todas estas instalaciones y deben monitorear cuidadosamente la liberación de isótopos de radio durante las operaciones de las centrales nucleares.

4. Identifique los sectores receptores del medio ambiente con su capacidad segura para aceptar radio-toxinas, antes de instalar una planta nuclear o una estación de investigación nuclear.

5. En lugar de los reactores nucleares basados ​​en fisión de fusión actuales, es necesario hacer un máximo esfuerzo para hacer que la energía solar y los reactores de fusión sean factibles para cumplir con los requisitos de energía.

6. En cada instalación nuclear, debe haber un equipo de personal capacitado para rescatar a las personas en caso de cualquier accidente en la instalación.

7. Las personas que trabajan en las zonas de exposición de alto riesgo de la instalación deben usar ropa protectora, gafas, gorro, zapatos, etc., para que la radiación no entre en sus cuerpos.

Control de la exposición a la radiación laboral:

Las exposiciones ocupacionales a la radiación son mucho más peligrosas, ya que en tales casos la contaminación individual es mucho más grave. Se deben adoptar las siguientes medidas de control para controlar o minimizar los peligros de la radiación externa.

1. Al realizar operaciones radioactivas, se debe mantener una distancia suficiente de la fuente y también se deben tomar otras precauciones necesarias.

2. Todos los tipos de radiación son letales para la vida. Esto es cierto también para los rayos X y la radioterapia. Por lo tanto, las radiografías con fines diagnósticos y la radioterapia deben realizarse con las medidas de protección adecuadas.

3. Mientras se trabaja con radionúclidos, el blindaje adecuado puede minimizar la exposición a la radiación.

4. La Comisión Internacional de Protección Radiológica (ICRP) ha establecido los estándares para la exposición ocupacional permisible, que deben seguirse estrictamente para evitar efectos adversos en la salud de los trabajadores.

5. Para reducir el riesgo de exposición a la radiación y daños a la piel, se pueden usar de forma segura máscaras, botas, guantes, gorros y ropa especialmente diseñados.

6. Como la ingestión o inhalación de radionúclidos de larga duración puede tener consecuencias perjudiciales, la mejor forma de proteger el cuerpo es aplicar las medidas preventivas adecuadas y nunca permitir que la dosis de radiación supere los límites máximos permisibles.

7. Para el uso pacífico de la energía nuclear, se deben hacer esfuerzos para estudios sistemáticos y organizados para proteger a los seres vivos y su entorno de los peligros de las radiaciones ionizantes.

Control de Radiaciones de Rayos X:

Los médicos generalmente extienden el uso de rayos X para fines de diagnóstico. El paciente es sometido a rayos X para la misma investigación en más de un hospital.

Para minimizar los riesgos de rayos Z, se deben considerar los siguientes pasos:

1. El paso más importante es reducir la cantidad de rayos X evitando las repeticiones. Cuando el examen de rayos X es esencial, la exposición al paciente debe minimizarse tomando el menor número de imágenes requeridas y evitando la repetición.

2. Los pacientes reciben una dosis mucho mayor de radiación durante la prueba de detección en comparación con los rayos X. En el examen de rayos X, el paciente está expuesto solo durante una fracción de segundo, mientras que la prueba de detección dura entre 10 segundos y uno o dos minutos, por lo que para evitar la exposición a la radiación la pantalla mínima Se debe tomar solo cuando es extremadamente esencial.

3. Se puede realizar una radiografía en lugar de un examen de rayos X. En circunstancias inevitables, se deben utilizar dispositivos modernos de detección como intensificadores de imagen.

4. En las unidades de detección, el temporizador fluoroscópico debe estar siempre instalado y debe ser realizado por un radiólogo capacitado. Para evitar cualquier riesgo, los radiólogos deben adoptar una técnica adecuada durante los exámenes de rayos X.

5. Hoy en día muchas otras técnicas de diagnóstico también están disponibles. Estos son seguros ya que no involucran ninguna radiación ionizante. La resonancia magnética (resonancia magnética) y la ecografía son técnicas de diagnóstico que brindan información más precisa.

6. En las unidades de fabricación de equipos de detección y rayos X, se debe dar mayor énfasis a los esfuerzos de investigación y desarrollo para reducir las dosis de radiación a los pacientes. Algunas técnicas de detección recientes como las pantallas de tierras raras en casetes para películas de rayos X reducen significativamente la dosis de radiación para el paciente. Al aplicar algunas precauciones, podemos reducir considerablemente los riesgos de radiación de los pacientes.

Estos son los siguientes:

(a) Al tomar radiografías de la región abdominal inferior o reproductiva, podemos reducir el riesgo al aumentar la distancia entre las gónadas y el borde del haz de rayos X, ya que estos órganos son muy sensibles a la exposición a la radiación. El blindaje de las gónadas es una necesidad si se encuentran cerca de la viga.

(b) El tamaño del haz debe reducirse hasta el nivel que se encuentra exactamente dentro del área del marco o la parte del cuerpo que se está examinando.

(c) La distancia entre el enfoque y el giro debe ser de al menos 60 cm. Para evitar la radiación fuera de foco, debe asegurarse la colimación eficiente.

(d) Los filtros deben usarse siempre que sea posible.

(e) Los médicos y otro personal técnico y no técnico dedicado a los rayos X o la radioterapia deben verificar la radiación con frecuencia por el contador Geiger o los dosímetros de bolsillo para evitar cualquier daño. No podemos ignorar el riesgo asociado con tales profesiones, ya que todos sabemos que la ganadora del premio Noble Madame Marie Curie sufrió leucemia debido al trabajo con material radioactivo.

(f) En la helioterapia que es una terapia a través del haz gamma, se deben tomar precauciones para garantizar la seguridad de las radiaciones gamma, ya que las fuentes radiactivas utilizadas emiten radiaciones de manera continua. Para un uso seguro de la helioterapia, deben utilizarse medidas de protección adecuadas.

II. Eliminación segura de residuos radiactivos:

Los esfuerzos iniciales de eliminación de residuos radiactivos fueron análogos en su intento por las prácticas tradicionales de eliminación de residuos industriales y municipales. La AEC (Comisión de Energía Atómica) buscó un sumidero en el que pudiera descargar, vaciar o ventilar productos de desechos radiactivos. Generalmente estos sumideros eran océanos. En los últimos años de la década de 1950, la AEC autorizó a los barcos comerciales a transportar tambores de 55 galones llenos de desechos radioactivos al mar para ser arrojados por la borda al mar profundo.

La radioactividad disminuye con el tiempo, por lo que, en principio, los residuos deben aislarse durante un período de tiempo hasta que ya no sean un peligro. Los principales enfoques para el manejo de los desechos radiactivos hasta la fecha han sido la segregación y el almacenamiento de desechos de corta duración, la eliminación en la superficie de los desechos de nivel bajo y medio y el entierro profundo de los desechos de alto nivel de larga vida.

Los desechos radiactivos comprenden típicamente una serie de isótopos de radio, los elementos inestables que se descomponen y emiten radiación ionizante que puede ser perjudicial para el hombre y su entorno. Estos isótopos emiten diferentes tipos y niveles de radiación que duran diferentes períodos de tiempo. Con el aumento del número de plantas de energía nuclear y el uso de radiación para fines médicos e industriales, el riesgo de contaminación por radiación también está aumentando. La contaminación por radiación representa una grave amenaza para el medio ambiente y para los seres vivos, incluido el hombre.

La exposición afecta no solo a la generación actual, sino también a las generaciones futuras, lo que plantea graves problemas de salud. Los desechos radiactivos se producen en centrales nucleares, reactores nucleares y en instalaciones médicas e industriales que utilizan materiales radiactivos. La eliminación de estos materiales de desecho es una tarea muy importante y esencial para minimizar la contaminación por radiación.

Estos desechos, también denominados como desechos reales, son muy especiales en el sentido de que no emiten ningún mal olor ni contaminan la atmósfera como el humo, pero son extremadamente peligrosos incluso en cantidades mínimas. Dado que muchos de los radionucleidos presentes en estos desechos tienen una vida media muy larga, persisten en el medio ambiente durante mucho tiempo. La larga vida media de los materiales radiactivos hace que la eliminación de desechos radiactivos sea un problema difícil.

Los desechos radiactivos de los reactores nucleares contienen elementos radiactivos altamente peligrosos como el radio, el torio y el plutonio, y si no se almacenan y eliminan de forma segura y adecuada, pueden contaminar el medio ambiente a nivel mundial y contaminar toda la tierra, exponiendo a toda la humanidad a los más peligrosos y mortales. contaminación por radiación. Estos desechos incluyen algunos materiales radioactivos con una vida larga aterradora, ya que el radio sigue siendo peligroso por 32, 000 años, el plutonio por 500000 años y el torio por millones de años.

La USEPA define los desechos peligrosos como una combinación de desechos que, debido a su cantidad, contraataque o características físicas, químicas o infecciosas pueden causar y contribuir significativamente al aumento de la mortalidad o al aumento de enfermedades reversibles graves o incapacitantes o pueden representar un peligro potencial para los humanos. La salud o el medio ambiente cuando se tratan, almacenan, transportan o eliminan de manera inadecuada.

Los desechos peligrosos incluyen el tratamiento de aguas residuales de materiales radioactivos, químicos tóxicos de la galvanoplastia, trineos de refinerías de petróleo, lodos de altos hornos y hornos, desechos de plantas de energía nuclear y reactores nucleares y desechos de la minería y molienda de materiales radioactivos como el uranio.

Se produce una enorme cantidad de desechos radiactivos incluso con un buen uso de materiales radiactivos en medicina, investigación y generación de energía (OIEA, 1976). La mayor parte de estos residuos proviene de plantas de energía nuclear y reactores nucleares.

Los residuos radiactivos se pueden clasificar en los siguientes tipos:

1. Residuos radiactivos transuránicos.

2. Residuos radiactivos de alto nivel.

3. Residuos radiactivos de nivel intermedio.

4. Residuos radioactivos de bajo nivel.

5. Residuos gaseosos y particulados radiactivos.

6. Fragmentos de fisión.

1. Residuos Radiactivos Transuránicos (TRUW):

Los elementos que tienen un número atómico mayor que el uranio se denominan elementos transuránicos (es decir, más allá del uranio). Las reglamentaciones de los EE. UU. Definen los residuos de radio transuránicos como los residuos que, independientemente de su origen o forma, están contaminados con radionúclidos transuráricos que emiten alfa con vidas medias superiores a 20 años y concentraciones superiores a 100 n ci / g, excluyendo los residuos radiactivos de alto nivel debido a su larga vida media.

Los residuos transuránicos se eliminan con mayor cautela que los residuos de nivel bajo o nivel intermedio. Surge principalmente de la producción de armas nucleares y consiste en ropa, herramientas, trapos, residuos, escombros y otros artículos contaminados con pequeñas cantidades de elementos radiactivos, principalmente el plutonio. En Estados Unidos, los residuos transuránicos generados a partir de plantas nucleares e instalaciones militares se eliminan de forma permanente en las plantas piloto de aislamiento de residuos.

2. Residuos radiactivos de alto nivel:

Los desechos radiactivos de alto nivel (HLRW) consisten en elementos de combustible gastado de reactores nucleares, desechos producidos por el reprocesamiento de combustible nuclear y también los desechos generados por la fabricación de armas nucleares. Contiene productos de fisión y elementos transuránicos generados en el núcleo de los reactores. Todos estos desechos están altamente regulados y controlados debido a los niveles de radiación peligrosamente altos y debido a su contenido de plutonio. HLRW representa más del 95% de la radioactividad total producida en el proceso de generación de energía nuclear.

Cada tonelada de combustible nuclear utilizado en los reactores nucleares produce aproximadamente 100 galones de desechos. La cantidad de HLRW está aumentando actualmente en todo el mundo en aproximadamente 12000 ton / año. Una planta de energía nuclear de 1000 MWE produce aproximadamente 27 toneladas de combustible nuclear gastado (procesado) cada año.

3. Residuos radioactivos de nivel intermedio (ILRW):

Contiene una mayor cantidad de radiactividad y, en algunos casos, requiere protección. ILRW incluye resinas, fangos químicos y revestimientos de combustible de reactores metálicos, etc. En esta categoría también se incluyen los materiales contaminados provenientes de la clausura del reactor. Generalmente se desecha mediante solidificación o bituminización.

En general, los desechos de corta duración, es decir, los materiales no combustibles del reactor se entierran en depósitos poco profundos, y los desechos de larga duración, es decir, los desechos del combustible nuclear y la recuperación de combustible se depositan en sitios de disposición subterráneos profundos. Aunque las regulaciones de los EE. UU. No definen esta categoría de residuos de radio, el término se usa en Europa y otros países.

4. Residuos radioactivos de bajo nivel:

Desechos radiactivos de bajo nivel (LLRW) es un término general para una amplia gama de materiales contaminados con radioisótopos (Burns, 1988). Los desechos radiactivos de bajo nivel se generan en industrias y hospitales, institutos médicos, educativos y de investigación, laboratorios privados y gubernamentales y combustible nuclear. Instalaciones que utilizan materiales radiactivos como parte de sus operaciones normales. Estos desechos se generan en muchas formas físicas y químicas y en muchos niveles de contaminación.

Party y Gershey (1989) Es interesante observar que en EE. UU. Los desechos radiactivos de bajo nivel representan solo el uno por ciento de la radiactividad, pero el ochenta y cinco por ciento del volumen de desechos radiactivos generados. La Comisión de Regulación Nuclear (NRC) define los desechos radiactivos de bajo nivel como desechos radiactivos sujetos a los reglamentos de la NRC que no son desechos de alto nivel, combustible nuclear gastado o relaves de molino y que NRC clasifica en la Parte 61 del Código de Reglamentos Federales (CFR) como nivel bajo residuos radiactivos.

Aunque el contacto con los desechos radiactivos en el medio ambiente debe ser mínimo debido a la naturaleza altamente regulada de los protocolos de manejo de desechos, el diseño, la operación y el mantenimiento actuales de los numerosos sitios no son lo suficientemente satisfactorios y requieren la experiencia de ingenieros y científicos ambientales.

5. Residuos gaseosos y particulados de radio:

Los efluentes de la pila de las plantas de energía atómica contienen muchos isótopos de radio tales como H-3, C-14, Kr-85, I-129, Ar-41 y Xe-133, etc.

6. Fragmentos de fisión:

El mayor volumen de desechos radiactivos proviene del reprocesamiento del combustible irradiado. Estos radionúclidos incluyen Sr-90, 1-131, Cs-137, Co-58 Am-241, etc. Estos desechos se liberan en ríos, mares o estanques de desechos.

Clasificación de los residuos radiactivos de bajo nivel:

La clasificación de los LLRW se basa en dos factores:

1. Las concentraciones de radionúclidos de larga vida plantean peligros potenciales que persistirán mucho tiempo después de que ciertas precauciones como el control institucional, la mejora de las zonas de desechos y la eliminación más profunda no hayan sido efectivas.

2. Concentraciones de radionúclidos de vida más corta para las cuales las formas de desecho del control institucional y los métodos de eliminación son efectivos.

Los desechos radiactivos de bajo nivel pueden clasificarse como desechos de clase A, B, C y mayores que los de clase C, sus características son las siguientes:

Los desechos de clase A generalmente se generan a partir del ciclo del combustible, las industrias y las centrales eléctricas. Su riesgo potencial general es bajo y su exposición a la superficie también es baja. Los desechos de clase A generalmente se separan de otros desechos en el sitio de disposición. Los desechos de clase A tienen una baja concentración de radionúclidos. Sus ejemplos típicos son ropa de protección contaminante, papel y laboratorio.

Los desechos de clase B son principalmente los desechos de las centrales eléctricas y la industria. Su potencial de riesgo global y la exposición a la superficie es moderada. Los desechos de Clase B deben cumplir con los requisitos de forma de desechos más rigurosos para garantizar la estabilidad después de la eliminación. Estos residuos tienen mayor concentración de radionúclidos. Ejemplos de ello son resinas y filtros de centrales nucleares.

Los residuos de clase C se generan a partir de plantas de energía y algunas industrias. Su riesgo potencial general es alto y la exposición a la superficie también es alta. Los desechos de Clase C deben cumplir con los requisitos de forma de desechos más rigurosos y también requieren medidas adicionales en los sitios de disposición, ya que son bastante peligrosos. Estos desechos tienen la mayor concentración de radionúclidos. Los ejemplos incluyen componentes de reactores nucleares, fuentes selladas, desechos industriales de alta actividad, etc. Los desechos con formas y métodos de eliminación más estrictos que la clase C no son adecuados para la eliminación cerca de la superficie. Estos desechos deben ser eliminados en depósitos geológicos.

Mayor que los desechos de clase C:

Estos desechos contienen concentraciones de radionucleidos mayores que los límites de la clase C. Estos desechos son bastante peligrosos y provienen principalmente de la descontaminación y el desmantelamiento de las centrales nucleares. Estos desechos no se eliminan como desechos radiactivos normales de bajo nivel, sino que deben ir al depósito geológico para su eliminación. Se espera que el volumen de desechos de la clase C mayor que se expanda en los próximos años a medida que se descompongan más plantas nucleares.

Estos desechos de bajo nivel también pueden clasificarse según sus fuentes de la siguiente manera:

(1) Residuos del ciclo del combustible nuclear.

(2) Residuos industriales.

(3) residuos gubernamentales

(4) Residuos médicos.

(5) Residuos académicos.

(6) residuos mezclados

Métodos de eliminación de residuos radiactivos:

Los métodos de eliminación de desechos radiactivos incluyen tres enfoques básicos, basados ​​en la toxicidad de los desechos, que son:

(i) Diluir y dispersar, método.

(ii) Método de retraso y decaimiento

(iii) Concentrar y contener el método.

(i) Método de dilución y dispersión:

Este método de eliminación de materiales radiactivos se aceptó al principio porque ofrecía un procedimiento simple para conformar la actividad del efluente de acuerdo con los estándares regulatorios establecidos. Los desechos de radio de los hospitales de tratamiento radioterápico y de rayos X, que emiten una radioactividad muy baja, se eliminan mediante este método.

Este tipo de residuos de radio se diluye en la medida en que la concentración de un isótopo de radio determinado por litro de agua se vuelve insignificante y puede eliminarse de forma segura en corrientes de agua sin ningún efecto perjudicial en la flora y fauna acuática.

Después del tratamiento, los efluentes de la radio pueden descargarse en el sistema de alcantarillado o en aguas de ríos o lagos como otros desechos industriales. O el material de desecho también puede almacenarse en recipientes subterráneos para reducir su radioactividad. Por grandes factores de dilución, su concentración se reduce a menos de la concentración máxima permitida como lo sugiere el NCRP. Este efluente tratado se descarga en aguas marinas en profundidad con difusores eficientes a través de tuberías especialmente diseñadas (NCRP, 1976).

Limitaciones del método de dilución y dispersión:

Este método se cuestionó después de que se descubrió que los radionúclidos se concentraban en plantas y animales acuáticos, ya que el radio cobalto y el yodo radioactivo se concentraron en las algas marinas, el mercurio radio en los peces, el manganeso radio y el zinc en las ostras y muchos otros radionúclidos. Contaminar el limo marino.

La alta concentración de radionucleidos en sistemas hídricos que se producen a través de descargas diluidas mostró que la acumulación de estos radionúclidos en animales y plantas marinas y en limo hace que el agua no sea apta para la recolección de alimentos acuáticos. La acumulación de estos radionúclidos en la cadena alimentaria confirmó que esta técnica no es apropiada para su uso. Se sugirió que para asegurar el medio ambiente acuático, los radio-efluentes no deberían descargarse en sistemas acuáticos.

(ii) Método de retraso y decaimiento:

El método de retardo y decaimiento se basa en el principio de que los radionúclidos se eliminan automáticamente con el tiempo. Por lo tanto, se almacenan antes de su eliminación. Este método se emplea generalmente para desechos de actividad media como los desechos médicos y académicos. Se almacenan durante mucho tiempo para que los radionúclidos se reduzcan a niveles inocentes y los desechos se puedan eliminar de acuerdo con sus propiedades no radiológicas.

También es cierto como método de retención para la descomposición y eliminación. La práctica de retención para la descomposición es más adecuada para pequeños volúmenes de desechos que contienen radionúclidos discretos con vidas medias muy cortas. Este método no es adecuado para radionúclidos de larga duración, como los productos de fisión, debido a sus volúmenes más grandes y su alto contenido de radionúclidos y al largo tiempo de almacenamiento necesario para su descomposición.

(iii) Método de concentración y contención:

Este método se utiliza para desechos radiactivos peligrosos de larga duración que son muy peligrosos para ser liberados en cualquier lugar de la biosfera. La concentración o reducción de volumen es la mejor técnica para minimizar el impacto ambiental de la eliminación de desechos radiactivos. Los métodos obligatorios de reducción de volumen o concentración exigidos por la Comisión Reguladora Nuclear han sido muy efectivos para minimizar el desperdicio de la industria de la energía nuclear.

Se estima que muchas instituciones e industrias podrían lograr una reducción de volumen de alrededor del 80% a través de estos métodos de concentración o reducción de volumen que incluyen deshidratación, compactación e incineración.

Compactacion

La compactación es el método de reducción de volumen más importante. Los compactadores estándar se utilizan para aumentar la densidad de tres a cuatro veces y se puede aumentar hasta 10 veces mediante el uso de supercompactadores. La trituración de los residuos antes de la compactación también puede reducir considerablemente el volumen final de los residuos. Pero los métodos de compactación no se pueden aplicar a elementos de desechos duros y densos, ya que la reducción de volumen podría ser mínima en tales casos.

Durante la compactación, los gases, los líquidos y las partículas potencialmente contaminadas se expulsan de los desechos y esta materia expulsada debe quedar atrapada por un sistema de tratamiento de gases de escape (depurador) (Environmental Engineers Handbook, segunda edición)

Incineración:

La mayor parte de los desechos radioactivos es combustible y la incineración es un proceso versátil. Los materiales orgánicos se desintoxican al destruir la estructura molecular orgánica mediante oxidación o destrucción térmica. La incineración proporciona el mayor grado de destrucción y control para una amplia gama de sustancias peligrosas, incluidas las sustancias radiactivas. Se puede lograr una reducción de volumen de hasta cien veces utilizando la incineración en combinación con el método de compactación.

Aunque la incineración de desechos radiactivos es una técnica de tratamiento costosa y bastante problemática, la mayoría de los países europeos incineran los desechos radiactivos combustibles antes de su eliminación. En EE. UU., La incineración se realiza solo en aquellos casos en los que se requiere una reducción máxima del volumen o no es necesario un tratamiento sofisticado del gas. El requisito de aire limpio y libre de contaminación hace que sea cada vez más deficiente construir incineradores comerciales.

Los incineradores se utilizan de manera efectiva y eficiente para la eliminación de desechos radiactivos en instalaciones médicas. Además de los incineradores comerciales típicos, ahora hay muchos incineradores de tipo avanzado disponibles con los últimos sistemas de diseño y operación.

Los diseños comunes de incineradores incluyen:

1. Incineradores de inyección de líquidos.

2. Incineradores de horno rotativo.

3. Incineradores de chimenea fijos.

4. Incineradores de lecho fluidizado.

La incineración de residuos peligrosos incluye cuatro subsistemas principales. Estos son:

1. Preparación y alimentación de residuos.

2. Cámaras de combustión.

3. Control de la contaminación del aire, y

4. Manejo de residuos y cenizas.

El diseño del incinerador desempeña un papel clave para garantizar la destrucción adecuada de los residuos. Los principales factores que afectan significativamente la destrucción térmica de los desechos incluyen la temperatura, el tiempo de residencia, la turbulencia, la presión, el suministro de aire, el material utilizado para la eliminación de cenizas en la construcción y el tipo de cámaras de combustión.

El rendimiento del incinerador depende de varias características de los residuos:

1. La combustión puede ser incompleta en el caso de materiales de desecho muy compactos.

2. Ciertos materiales como los plásticos (PVC) producen gases corrosivos que pueden dañar el incinerador; estos gases deben lavarse antes de su liberación al medio ambiente.

3. Para garantizar una combustión completa, la temperatura correcta debe mantenerse en los incineradores.

4. El uso de combustible suplementado para controlar la combustión se debe desalentar a menos que ya esté contaminado con materiales radiactivos.

Tratamiento de efluentes radiactivos líquidos y gaseosos:

Tratamiento de efluentes líquidos:

Los desechos líquidos se producen a partir de la limpieza del agua de drenaje y enfriamiento en las centrales nucleares, reactores, sitios de fabricación y laboratorios de investigación y desarrollo donde se manejan materiales radioactivos. En general, estos desechos de baja actividad se tratan para eliminar los radionúclidos y luego se descargan en los sistemas de agua. Para el tratamiento de efluentes de baja actividad, los desechos se recolectan y se mezclan para obtener un efluente más uniforme y, después de eso, se pueden adoptar técnicas de aguas residuales como la floculación, precipitación, absorción, filtración e intercambio iónico para los desechos radiactivos.

Se deben realizar provisiones adecuadas para el secado, la compactación y la eliminación de los sólidos producidos. Los sólidos generalmente se envían a sitios de disposición de desechos radiactivos de bajo nivel. Si el contenido total de sólidos del agua contaminada es bajo o si el volumen es muy pequeño o si es necesario el pulido final de los efluentes, el intercambio iónico puede ser un método de tratamiento adecuado. En las centrales nucleares, el tratamiento del agua contaminada se realiza mediante procesos de intercambio iónico, filtración, evaporación, ósmosis inversa y precipitación química.

Intercambio iónico:

Este proceso se utiliza para eliminar compuestos inorgánicos metálicos o no metálicos disueltos. Aunque algunos medios de intercambio iónico ocurren naturalmente, en este proceso normalmente se usan resinas especialmente formuladas con un ion intercambiable unido a la resina con un enlace iónico débil. El intercambio iónico depende del potencial electroquímico del ión a eliminar frente al del ión intercambiador.

Cuando se excede la concentración relativa crítica de ion recuperable a ion intercambiado en la solución, se dice que la resina intercambiada se gasta. La resina generalmente se recarga mediante la exposición a una solución concentrada del ion de intercambio original, lo que provoca un intercambio inverso. Esto da como resultado una resina regenerada y una solución concentrada del ion eliminado, que puede procesarse adicionalmente para su recuperación y reutilización.

Este proceso generalmente se utiliza para eliminar los iones metálicos tóxicos de la solución para recuperar el metal concentrado para su reciclaje. Esta tecnología debe evitarse si las concentraciones de sólidos son superiores a 50 mg / I para evitar la unión de la resina.

Esta técnica es común para los desechos de actividad media activa en la industria nuclear para concentrar la radioactividad en volúmenes pequeños. El volumen radioactivo, muy reducido, después del tratamiento, a menudo se descarga. Para eliminar los metales radiactivos de la mezcla acuosa, se puede usar hidróxido férrico. Después de que los radioisótopos se absorben en el hidróxido férrico, el lodo resultante puede estar contenido en un tambor metálico antes de mezclarse con el cemento para formar residuos sólidos.

Filtración:

Este es un método físico para la separación de residuos tóxicos. La filtración es la separación y eliminación de sólidos suspendidos (peligrosos) del efluente líquido al pasar el líquido a través de un medio poroso. El medio poroso puede ser un tejido fibroso (papel o tela), una pantalla o un lecho de material granular. El medio filtrante puede ser percolado con celulosa molida o tierra de diatomeas. El flujo de fluido a través del medio filtrante se puede lograr por gravedad, induciendo un vacío parcial en un lado del medio o ejerciendo una presión mecánica sobre un fango desperdigable encerrado por el medio filtrante.

Evaporación:

En Canadá y América del Norte, muchos de los desechos menos peligrosos se eliminan in situ en estanques de evaporación o rellenos de tierra. La evaporación es la separación física de un líquido de un sólido disuelto o suspendido mediante la aplicación de energía (calor) para hacer que el líquido sea volátil. En el tratamiento de residuos peligrosos, la evaporación se puede utilizar para aislar el material peligroso en una de las dos fases, simplificando el tratamiento posterior.

El proceso se denomina extracción si los residuos peligrosos se volatilizan. La evaporación se puede aplicar a cualquier mezcla de líquidos y sólidos volátiles, pero el líquido debe ser lo suficientemente volátil para evaporarse en condiciones de calentamiento o vacío razonables.

Los requisitos de energía se minimizan mediante técnicas como la recompresión de vapor o evaporadores de efectos múltiples. El solvente se evapora y se recupera para su reutilización. El residuo en la corriente del fondo generalmente contiene 30-50% de sólidos. Núclidos como el yodo-131 y el rutinio-106 se pueden eliminar por evaporación.

Osmosis inversa:

En el proceso normal de ósmosis, el solvente fluye a través de una membrana semipermeable desde una solución diluida a una solución más concentrada hasta que se alcanza el equilibrio. Pero si se aplica alta presión al lado concentrado, el proceso se invierte y se denomina ósmosis inversa. El solvente fluye desde la solución concentrada, dejando una concentración aún mayor de soluto.

La membrana semipermeable puede ser plana o tubular y actúa como un filtro debido a la fuerza impulsora de la presión. La corriente de desechos fluye a través de la membrana, mientras que el solvente se extrae a través de los poros de la membrana. Los solutos restantes, como los componentes orgánicos e inorgánicos, no pasan a través y se concentran cada vez más en el lado influyente de la membrana.

Para una ósmosis inversa eficiente, las propiedades químicas y físicas de la membrana semipermeable deben ser compatibles con los residuos. Las características físicas y químicas de la corriente, algunos materiales orgánicos o sólidos suspendidos pueden obstruir la membrana. Las sales de baja solubilidad también pueden precipitar sobre la superficie de la membrana.

Precipitación química:

El proceso de precipitación química se utiliza para eliminar los metales disueltos de los efluentes líquidos. Esto es básicamente un proceso de ajuste de pH. Para lograr la precipitación, se agrega un ácido o base a la solución de efluente para ajustar su pH hasta el punto en que los constituyentes que se eliminarán alcancen su menor solubilidad.

La precipitación de metales de la solución se realiza mediante los siguientes métodos:

1. Agregando agentes alcalinos como cal o soda cáustica a las corrientes de desechos para elevar su pH. La solubilidad de los metales disminuye con el aumento del pH y los iones metálicos precipitan de la solución como hidróxidos.

2. Para la precipitación de complejos de cianuro, se utilizan sulfatos como ZnSO4 (sulfato de zinc) o Fe2SO4 (sulfato ferroso).

3. Para la precipitación de metales pesados, se utilizan sulfuros solubles como el hidrógeno o sulfuro de sodio y sulfuros insolubles como el sulfuro ferroso.

4. Los carbonatos, especialmente el carbonato de calcio, se utilizan directamente para la precipitación de metales.

En general, se usa la precipitación de hidróxido con cal, pero a veces para lograr concentraciones más bajas de efluentes metálicos, se usa sulfuro de sodio. En el proceso de precipitación, el estado de metal es muy importante.

Por ejemplo, el hierro ferroso es más soluble que el hierro férrico, por lo que para convertir el hierro ferroso en hierro férrico, un tratamiento de agente oxidante es esencial para el proceso de eliminación del hierro. Aunque la precipitación es una técnica muy útil para el tratamiento de residuos peligrosos, se deben realizar pruebas de laboratorio para verificar el tratamiento. La neutralización simultánea de ácido y cáustico se puede hacer como se representa en la figura que se presenta a continuación.

Tratamiento de efluentes gaseosos:

La principal fuente de efluentes gaseosos radiactivos para el medio ambiente proviene de plantas de energía nuclear y reactores. Las centrales eléctricas de carbón emiten muchos radionúclidos particulados en el medio ambiente y se tratan con tecnología de gas de chimenea convencional. Los efluentes de los reactores nucleares incluyen radioisótopos de gases nobles, radionúclidos, tritio y algunos productos de fisión. Algunos métodos específicos de tratamiento y reducción de volumen para efluentes gaseosos se muestran esquemáticamente en la figura 1.

Luego se filtra a través del filtro HEPA y se trata con tecnología de gas de chimenea. En el sistema de ventilación de tratamiento de efluentes gaseosos, los efluentes gaseosos se filtran primero a través de un filtro de carbón y luego a través del filtro HEPA y, luego de pasarlo a través del soplador, se hace reaccionar con tecnología de gas de chimenea. Los desechos gaseosos del sello de la planta de turbina se pasan a través del condensador y luego a través de tuberías de desintegración. Desde la descomposición, las tuberías van al filtro HEPA y luego se tratan con tecnología de pila después de pasar por el filtro.

Conversión de residuos radioactivos en forma sólida:

Los desechos radiactivos normalmente se eliminan como sólidos, excepto aquellos líquidos que se liberan a las alcantarillas sanitarias u otros sistemas de agua cuando los niveles de radioactividad están por debajo de la concentración máxima permitida (MPC). A diferencia de otros tipos de desechos en los que los contaminantes pueden eliminarse con el tratamiento, la radioactividad solo puede reducirse en su descomposición.

Por lo tanto, los métodos de eliminación son para sólidos y se basan en el tiempo de decaimiento requerido para que no sean radiactivos. Para garantizar que los residuos radiactivos se eliminen económicamente y de acuerdo con las regulaciones aplicables, su preparación correcta es el primer paso.

Inmovilización de residuos radiactivos:

El almacenamiento a largo plazo de desechos radiactivos requiere la estabilización de los desechos en una forma que no reaccione ni se degrade durante un período prolongado de tiempo. Se utilizan varias técnicas de inmovilización para estabilizar y prevenir la lixiviación de desechos radiactivos en el medio ambiente. Las principales técnicas de inmovilización son la cementación, la bituminización, la polimerización y la nitrificación (Henry, 1969). Todas estas técnicas aumentan el volumen de residuos radiactivos. Generalmente se utilizan vidrio, cemento, polímeros cerámicos, etc. para inmovilizar los desechos tóxicos.

Cementación:

En esta técnica se utiliza cemento para solidificar residuos líquidos. Los residuos radiactivos se unen con cemento. Se debe verificar la compatibilidad de los residuos con el cemento y, a veces, se requieren formulaciones de cemento especiales para configurar el producto. Esta técnica se usa a veces para secar un desecho sólido de modo que contenga menos de 0.5% de líquido.

Bituminización:

El uso de betún o asfalto para la inmovilización es una buena técnica. Este proceso se lleva a cabo a una temperatura relativamente alta de alrededor de 150 ° C o más. Es un proceso peligroso y requiere equipo especializado. El producto así formado es menos susceptible a la lixiviación normal pero es susceptible al daño por incendio. El producto también tiene una tendencia a hincharse debido a la liberación de gases.

Polimerización:

Esta es una técnica relativamente reciente de inmovilización. En este proceso, la polimerización de desechos radiactivos líquidos y semi líquidos se realiza mediante la adición de monómeros e imitadores. El proceso se adopta cuidadosamente de acuerdo con el tipo de residuos que se están inmovilizando. El producto así formado es susceptible a daños por incendio como residuos de betún.

Nitrificación:

Los desechos radioactivos producidos después de la recuperación de plutonio y uranio no quemado de los combustibles nucleares gastados se encuentran en forma de una corriente acuosa de ácido nítrico que contiene numerosos fragmentos de fisión y tiene una radioactividad de 5-10 curie por litro de desechos nucleares. Para la inmovilización de estos residuos incorporándolos en matriz sólida es una técnica eficiente. La nitrificación en borosilicato es un proceso costoso.

Recientemente, el Centro de Investigación Atómica de Bhabha (BARC), en colaboración con el Instituto Central de Investigación de Vidrio y Cerámica (CGCRI), ha iniciado un proyecto para la solidificación de residuos radiactivos en forma de vidrio y para trabajar en el mecanismo del proceso asociado con la conversión de residuos de radio. en vidrio a alta temperatura. Los productos de fisión en el material de desecho radiactivo se fijan de manera tan segura en la matriz que solo una cantidad muy pequeña de productos fisionados se escapa al agua. BARC está estableciendo la planta de inmovilización de residuos en Tarapur, donde se pondrá en uso la técnica desarrollada en CGCRI.

Proceso de nitrificación:

En esta técnica, los residuos de radio acuosos se evaporan y concentran primero. Después de esto, se mezcla con aditivos formadores de vidrio y se vierte en un recipiente de acero inoxidable. Después de esto, el proceso de deshidratación, desitrificación y muda se sigue en pasos sucesivos. Como el material de desecho es altamente radioactivo, es necesario encerrar toda la planta en una cáscara de hormigón. Durante el almacenamiento de desechos, es probable que ocurran algunos cambios en el vidrio.

El vidrio puede absorber las radiaciones produciendo calor. Para evitar esto, es conveniente almacenar el vaso en un charco de agua hasta que su temperatura baje considerablemente. Después de eso, puede ser trasladado a un sitio de disposición permanente para su almacenamiento permanente. Se espera que los productos de desecho se inmovilicen durante muchos miles de años.

Última Técnica de Nitificación:

En la actualidad, en el campo del sello, los residuos de alto nivel se mezclan con el azúcar y luego se calcina. La calcinación consiste en pasar los residuos a través de un tubo giratorio calentado. La calcinación se realiza para evaporar el agua de los desechos y desitratar los productos de fisión para hacer que el vidrio producido sea más estable. La calcita generada se alimenta continuamente a un horno calentado por inducción con vidrio fragmentado.

El vidrio así producido es una nueva sustancia en la que los productos de desecho se unen a la matriz de vidrio cuando se solidifica. Este vidrio es altamente resistente al agua. Después de rellenar el cilindro, los residuos se almacenan en un depósito subterráneo.

Ventajas de la nitrificación:

Ahora los expertos en eliminación de todo el mundo están de acuerdo en que la inmovilización en matriz vítrea o cerámica es una solución muy buena y eficiente para el problema de la eliminación de residuos radiactivos.

Tiene las siguientes ventajas:

(i) El vidrio es un solvente universal y puede acomodar varios tipos de cationes y aniones en su estructura.

(ii) Fixation in glass is an irreversible process so the fission products from waste material would not come out of glass easily on coming in contact with various reacting agents.

(iii) Almost every radionuclide occupies a definite site in the glass matrix

(iv) Glass is highly resistant to leaching ie it does not dissolve in water easily.

In the glass fixation plant of radioactive wastes great care should be taken to avoid the escape of radioactive gases in the atmosphere. There were reports that large amount of Ru-106 and Ce-137 may escape as ruthenium oxide vapours and as elemental cesium respectively. To avoid this it is desirable to pass these off-gases through a filter bed maintained at the temperature of 600°C. At this high temperature cesium nitrate (C _s NO ₃ ) reacts rapidly and gets fixed as stable insoluble cesium silicate. The filter should be replaced after sometime and it must be stored separately.

Disposal Techniques:

Disposal techniques are based on some form of land burial. These techniques are being adopted since 1960s, when ocean dumping was banned in United States. These facilities are on site designed, operated and controlled. Release to the environment must be as low as reasonably achievable (ALARA) and waste containment system should be effective until the radioactivity of the waste has decayed to MFC levels.

Some important disposal techniques include:

1. Shallow Land Burial (SLB):

Shallow land burial in trenches often in plastic lined trenches is the most economical method of waste disposal. Preconditioned and repacked waste is carefully stacked into the trench and then covered with excavated soil. If leaching of wastes by ground water or rainwater is reduced to negligible levels, the radioactivity can be successfully confined to the burial site only.

Therefore, careful geological, agrochemical and hydrological studies should be made for location of burial sites. Although there are some other methods also for safe disposal of low level radioactive waste but SLB is the only commercially successful and cost effective method (Gershey et. al. 1990).

2. Disposal Vaults:

Disposal vaults are enclosed structures built to hold very hazardous radio-active wastes as class C and greater than class C wastes.

The vaults are of two types:

(i) Below ground vaults (BGV)

(ii) Above ground vaults (AGV)

Disposal vaults are expensive method of waste disposal and shallow land burial is better than disposal in vaults.

3. Earth Mounded Concrete Bunkers (EMCB):

Earth mounded concrete bunkers are a combination of trenches and disposal vaults. Many of the new state disposal sites are seriously considering the use of such bunkers. In EMCB disposal technology low level, radioactive waste is isolated in a vault located above or below the natural grade of the site. An additional barrier is provided by positioning a multilayer earthen cover over the vault According to the design class A, B or C wastes can be stored in these structures.

High Level Radioactive Waste (HLRW):

These are mainly the spent fuel elements from nuclear reactors produced from reprocessing and waste generated from manufacture of nuclear weapons. All these wastes have high level of radiation so they are highly regulated and controlled. After withdrawing the spent nuclear fuel from reactor it is stored for at least one year for decay before being subjected to chemical reprocessing and reused as energy source.

Spent fuel is normally stored on site in nuclear power plants in spent fuel storage installations. It is a complex structure constructed for the interim storage of spent fuel and other radioactive wastes associated with spent fuel Schapiro (1981). In USA, reprocessing of spent fuel was banned except for department of energy (DOE), which continues to reprocess its spent nuclear fuel.

Many major nuclear power producer including France, Germany and India too reprocess their spent fuel. Reprocessing improves the cost effectiveness of nuclear power by recycling of recovered uranium and plutonium. Reprocessing is generally done through Purex method as described below.

Purex Method of Spent Fuel Reprocessing:

The first step in reprocessing is the removal of aluminium cladding from uranium rods. It is done either mechanically or chemically by digesting with caustic soda. The core is then dissolved in nitric acid. Uranium and Plutonium nitrates thus formed are solvents extracted in mixture of tributyl phosphate and kerosene. The aqueous stream left after solvent contains fission products, unrecovered uranium and plutonium, corrosion products and some other additional products.

The aqueous effluent left is concentrated, partially neutralized and stored in large underground stainless steel tanks. It is called as purex waste. This is the only type of waste produced in India. The Pure waste contains mainly iron (0.03 M), Chromium (0.06 M), Nickel (0.05 M), Uranium (0.017 – 0.3 M), Plutonium (8.4×10 ^-6 M) Calcium (2.5×10 ^-2 M). Strontium (2.2×10 ^-2 M), Palladium (1.6×10 ^-2 M) Molybdenum (4.4×10 ^-2 M) and Ruthenium (0.9×10 ^-2 M) (DOE, 1988) Storage of radioactive waste in stainless steel tanks is not a permanent solution as these tanks would corrode in longer duration of time due to the storage of corrosive waste.

In case of any leakage due to corrosion these radionuclides may dangerously pollute the soil, water system and the whole environment causing serious radiation problems to man and other living beings. So the disposal methods must be designed such that they allow the decay of the longest lived radionuclides present in the waste.

This means the time period of millions of years. Currently burial of such waste in engineered geological repositories is the only option being seriously considered all over the world. But currently the high level wastes are stored in underground steel tanks with concrete cases and strict surveillance is kept to avoid any leakage, seepage, gas release, tank corrosion or other untoward incidents

Transportation of Radioactive Material:

Safe transport of radioactive material is essential to avoid any accident during transportation. Approximately 2, 50, 0000 packets of radioactive materials are shipped per year in United States only. Most of these shipments contain small or intermediate quantities of materials in relatively small packets.

In USA, Department of Transport (DOT) has the responsibility for safety in the transportation of radioactive materials. DOT updates transport regulations according to the need. The Nuclear Regulation Commission Federal Regulations has given requirements for licences delivering radio-active materials for transport.

Regulations for Safe Transport:

For safe transport of radioactive materials the main consideration is the use of proper packaging for the specific radioactive material to be transported. The packaging requirements are determined on the basis of type of radionuclides being shipped, quantity of radionuclides and if the material contains normal or specific radionuclide form. Special form refers to materials that if released from the package, would present a direct external radiation hazard.

Normal form material may exist in solid, liquid or gaseous form and include material that has not been classified as special form. The packaging requirements are determined by the quantity or specific activity of the material. The Federal Regulations use A ₁ and A ₂ values as points of reference for quantity limitations for every radionuclide. So every radionuclide is assigned an A ₁ and an A ₂ value. These two values in curies are the maximum activity of that radionuclide that may be transported in a type A package. Type B quantities are defined as those exceeding the appropriate Ai or A2 value.

Type A package limits for some sheeted radionuclides are given in the table below:

Maximum radiation levels for material being transported:

Radiation levels may not exceed certain dose rates at any point from the packets external surface.

These levels may be:

1. 200 millirems per hour at the surface

2. 10 millirems per hour at one-meter distance from the surface.

If the package is being transported in an 'exclusive use' closed transport vehicle, the maximum radiation levels may be:

a) 1000 Millirems per hour on the accessible surface of the package

b) 200 millirems per hour at the external surface of the transport vehicle

c) 10 millirems per hour at two meter from external surface of the vehicle.

d) 2 millirems per hour in any position in the vehicle occupied by a person.

III. Legal Control of Radiation Pollution:

Legal control of radiation pollution comes in the jurisprudence of energy laws, more specifically the regulation of atomic energy, management of radioactive waste and antidumping principles of nuclear materials. It is based on the international legal frame work and national legal imperatives of building environment friendly regimes, peaceful use of nuclear powers and safe working environment in nuclear installations and other institutions using radioactive material.

In United States the largest producer of radioactive wastes, some laws such as Clean Air Act and Safe Drinking Water Act, address radioactive containments only as a part of much larger problem of exposure -to environmental contaminants while other laws like Waste Isolation Pilot Plant, Land Withdrawal Act, directly address Environmental Protection Agency's (EPA) role in the disposal of radioactive waste. EPAs radiation protection programme has evolved with each of the laws we use passed and put to work.

Some Important US legislations for control of radioactive or radiation pollution are as follows:

1. Atomic Energy Act

2. Uranium Mill Tailings Radiation Control Act

3. Low Level Radioactive Waste Policy Act

4. Waste Isolation Pilot Plant Land Withdrawal Act.

5. Nuclear Waste Policy Act

6. Nuclear Waste Policy Amendment Act

7. Clean Air Act

8. Indoor Radon Abatement Act

9. Energy Policy Act

10. Safe Drinking Water Act

11. Marine Protection, Research and Sanctuary Act

12. Clean Water Act

13. Public Health Service Act

14. Resource Conservation and Recovery Act

15. Comprehensive Environmental Response. Compensation and Liability Act.

Atomic Energy Act (AEA):

The AEA gives EPA authority to establish standards and guidance to regulate radioactive materials from the production of nuclear energy

Uranium Mill Tailings Radiation Control Act: (UMTRCA):

This act directs EPA to set generally applicable public health and environmental standards for the clean-up and disposal of contaminants at closed uranium and thorium mill tailing sites. The standards set in UMTRACA limit air emissions and address soil and ground water contamination at both operating and closed facilities.

Low Level Radioactive Waste Policy Act (LLRWPA):

This act directs each state to provide disposal facilities for commercial low level waste generated within the borders of their states. It also encourages states to work together to develop regional disposal facilities.

Nuclear Waste Policy Act (NWPA):

This act provides the basis for the current national program for the disposal of spent nuclear fuel and high level radioactive waste in deep geologic repositories like Yucca Mountain.

Nuclear Waste Policy Amendment Act (NWPAA):

This act designates Yucca Mountain as the only site under consideration for the deep geologic disposal of spent nuclear fuel and high level radioactive waste. It directs the Department of Energy (DOE) to phase out activities at other potential sites.

Energy Policy Act (EnPA):

The act directs EPA to develop standards that protect the public from releases of radioactive materials in the Yucca Mountain repository. EnPA also directes EPA to sponsor a study by National Academy of Sciences to provide recommendations on reasonable standards for protection of general public.

Clean Air Act (CAA):

This is a comprehensive federal law that regulates air emissions of specific hazardous air pollutants from area, stationary and mobile sources.

Safe Drinking Water Act (SPWA):

The SDWA amends the Public Health's Services Act. It directs EPA to develop a number of standards and processes.

1. Primary Drinking Water Standards for Contaminants in public water supplies.

2. Mandatory water testing schedules and methods.

3. A list of acceptable techniques for treating contaminated water.

Clean Water Act (CWA):

It provides EPA the authority to protect rivers, lakes, wetlands and other bodies of water in USA from pollution.

Public Health Service Act (PHSA):

This act provides EPA the authority to monitor environmental radiation levels and to provide technical assistance to the states and other federal agencies in planning for and responding to radiological emergencies. Comprehensive Environment Response Compensation and Liability Act (CERCLA) : This act provides broad federal authority to respond directly to releases or threatened releases of hazardous substances that may endanger public health or the environment, and to assure permanent cleanup of contaminated sites.

Resource Conservation and Recovery Act (RCRA):

RCRA Provides EPA the authority to regulate hazardous wastes. Areas of regulation include waste minimization and generation, transportation, treatment, storage and disposal of mixed wastes.

Indoor Radon Abatement Act (IRAA):

The IRAA establishes a long term goal that indoor air be as free from radon as the ambient air outside the buildings. The law also authorizes funding for radon related activities at state and federal levels.

Some Important Indian Legislations on Environmental Protection:

Our constitution provides a direct commitment for protection of environment. Article 21 of the constitution has the provision of right to life, which has been interrelated by our Honorable Supreme ' Court as Right to Healthy Environment. Article 48 A of the constitution reads, “The state shall endeavour to protect and improve the environment and to safeguard the forests and wild life and improve the natural environment.”

In accordance with the constitutional provisions, Government of India and state governments have enacted some legislations for environmental protection. In September 2006, Government of India had formulated a new policy named National Environment Policy, 2006 in which many reforms have been incorporated to the existing procedures on environmental protection.

The list of Acts, Rules and Notification for protection of our environment is exhaustive and some important and relevant ones are as follows:

1. Indian Explosives Act, 1884.

2. Indian Boiler Act, 1923.

3. Mines and Minerals (Regulation and Development) Act 1947.

4. The Factories Act, 1948.

5. The Wild Life (Protection) Act, 1972.

6. The Forest (Conservation) Act, 1980.

7. The Water (Prevention and Control of Pollution) Act 1974, and its Amendment in 1988.

8. The Air (Prevention and Control of Pollution) Cess Act, 1977, Amendments in 1991 and 1992.

9. The Air (Prevention and Control of Pollution) Act, 1981, Amendment in 1987.

10. The Environment (Protection) Act, 1986 Amended in 1992.

11. The National Environment Tribunal Act, 1995

12. The National Environment Appellate Authority Act, 1997

Some Important Environment Protection Rules are as follows:

a. The Chemical Accidents (Emergency Planning Preparation and Response) Rules, 1986.

segundo. The Chemical Accidents (Emergency, Planning Preparedness and Response) Rules, 1996.

do. The Manufacture Storage and Import of Hazardous Chemicals Rules, 1989. Amendment made in 2000.

re. The Bio-medical Wastes (Management and Handling) Rules, 1998, Amendments made in 2003.

mi. The Recycled Plastics Manufacture and Usage Rules, 1999. Amendments made in 2003.

F. The Municipal Solid Wastes (Management and Handling) Rules, 2000.

sol. The Ozone Depleting Substances (Regulation and Control) Rules, 2000.

Notifications :

yo. Coastal Regulation Zone (CRZ). Notification, 1991. Several amendments have been made in 1994, 1997, 1998, 2000, 2001, 2002, 2003.

ii. Notification on the scheme of labeling of environment friendly products (ECO MARK), 1991.

iii. Notification on the dumping and disposal of flyash discharged from coal or lignite based thermal power plants on land, 1999.

The brief description of some important acts is given below:

Water (Prevention and Control of Pollution) Act, 1974:

The Act to provide for the prevention and control of water pollution and maintaining or restoring of wholesomeness of water for the establishment with the view to carrying out the aforesaid purposes of Boards for the prevention and control of water pollution for conferring on and assigning to such boards, powers and functions, related threats and matters connected therewith.

For the effective implementation the various provisions of this Act have been amended from time to time-Water (Prevention and Control of Pollution) Cess, Act, 1977, Water (Prevention and Control of Pollution) Amendment Act, 1988. The main concern of the Act is to maintain or restore the wholesomeness of water

In this Act water pollution is defined as such contamination of water or such alteration of the physical, chemical or biological properties of water or such discharge as is likely to cause a nuisance or render the water harmful and injurious to public health safety or harmful for any other use or to aquatic plants and other organisms or animals.

The Act makes provision for constitution of Central and State Boards. The Central Boards advise the Central Government in discharging its duties, while state Boards are bound by the directives of both the Central and State Government.

The Air (Prevention and Control of Pollution) Act 1981:

An act to provide for the prevention, control and abatement of air pollution for the establishment with the view to carrying out the aforesaid purpose of Boards for the prevention and control of air pollution for conferring on and assigning to such Boards power and functions, related threats and for matters connected therewith.

Objectives of the Act:

The objectives of the Act are:

(a) Protection, control and abatement of air pollution.

(b) Maintaining the quality of air, and

(c) Establishment of Boards for the prevention and control of air pollution.

Air pollution has been defined as the presence of any solid, liquid or gaseous substance in the atmosphere in such concentration as may be or tend to be harmful to human beings or any other living creatures or plants or property or environment.

This Act provides an integrated approach for tackling of pollution related problems. It empowers the Central Board for Prevention and Control of Water Pollution constituted under The Water (Prevention and Control of Pollution). Act 1974 to exercise the powers and perform the function of the Central Board for the prevention and control of air pollution also.

It also empowers the State Governments to declare air pollution areas and to prohibit the use of any fuel which is likely to cause air pollution in any air pollution control area. State Boards officials are empowered to obtain information related to air pollution and to inspect the concerned premises and to take samples of emissions from sources for analysis.

General Components of the Act (Water and Air):

The Water and Air (Prevention and Control of Pollution) Acts are divided into following components:

1. Short title application, commencement and definitions

2. Constitution of Board (Central and State Boards).

3. Powers and functions of Boards (section 16 and 17 of the Water and Air Acts define powers and functions of the central and state boards)

4. Prevention and control of pollution

5. Funds, accounts and audit

6. Penalties and procedures

7. Miscellaneous

The Environment (Protection) Act, 1986:

The Environment (Protection) Act, 1986 was enacted by government of India under article 253 of the constitution in response to the 1972 United Nations Conference on the Human Environment in which India had participated to take appropriate steps for perception and improvement of environment.

This is a general enactment that empowers the central government to prevent, control and abate environmental pollution. Various amendments have been made in this Act from time to time for effective implementation of the Act. The salient features of the Act are as under.

Objectives of the Act:

The main objectives the environment (protection) Act, 1986 are as follows:

(a) Protection, and improvement of the environment.

(b) Prevention of hazards to all living creatures (plants, animals and humans) and property.

(c) Maintenance of harmonious relationship between human beings and their environment.

La Ley de Medio Ambiente (Protección), 1986 tiene algunas características novedosas:

1. Este es un acto integral ya que trata con el medio ambiente en su totalidad, es decir, el agua, el aire y la tierra, y la interrelación que existe entre el agua, el aire, la tierra y los seres humanos, otros seres vivos, plantas, microorganismos y propiedades. El acto cubre todas las preocupaciones ambientales bajo la legislación única.

2. En este acto, por primera vez el ruido también se considera un contaminante.

3. En esta Ley, por primera vez, las sustancias peligrosas, incluidas las sustancias radiactivas, también se incluyen en el ámbito del acto. Sustancia peligrosa significa cualquier sustancia o preparación que, debido a sus propiedades físicas y químicas o su manejo, pueda causar daños a seres humanos, plantas y animales o propiedad y medio ambiente.

4. Las sanciones en virtud de esta ley (cubiertas en la sección 15) son mucho más estrictas que las de la Ley del Agua de 1974 y la Ley del Aire de 1981.

Para proteger y mejorar la calidad del medio ambiente y prevenir y reducir la contaminación, algunos estándares se han especificado en el calendario I-IV de las Reglas de Protección del Medio Ambiente, 1986, para la emisión de contaminación gaseosa y la descarga de aguas residuales de la industria.

Farmacocinética:

La exposición a altos niveles de residuos radiactivos puede causar daños graves o incluso la muerte. El tratamiento de un animal adulto con radiación u otro efecto causante de mutación, como un fármaco citotóxico anticancerígeno, puede causar cáncer en el animal. Se ha calculado que la dosis de radiación de 5 Sievert suele ser mortal en los seres humanos. Las radiaciones ionizantes causan deleciones en los cromosomas.

Si se irradia a un niño por nacer, existe la posibilidad de defectos de nacimiento, pero no es posible que estos defectos se transmitan en un gameto o en una célula formadora de gametos. Debido a las fallas en los estudios realizados hasta la fecha, la incidencia de mutaciones inducidas por la radiación en humanos es indeterminada.

La amenaza debida a la exposición de un radioisótopo difiere según el modo de descomposición y la farmacocinética de un elemento radiactivo (farmacocinética significa cómo y con qué rapidez el cuerpo procesa el elemento). Por ejemplo, el yodo-131 es un isótopo de radio emisor beta y gamma con una vida media relativamente corta, pero debido a su concentración en la glándula tiroides puede causar más lesiones que el cesio-137 que tiene una vida media larga pero es soluble en agua y se excreta rápidamente en la orina.

De manera similar, los actínidos y el radio de emisión alfa también se consideran muy dañinos, ya que también tienen vidas medias biológicas largas y su radiación tiene un alto valor de transferencia de energía lineal. Debido a estas diferencias, las reglas que determinan el daño biológico difieren ampliamente según el radioisótopo y, en ocasiones, también debido a la naturaleza de ese compuesto químico que contiene el radioisótopo. (Fuente: Wikipedia)

Gestión de residuos radioactivos a largo plazo:

De acuerdo con los estudios basados ​​en el efecto de las dosis de radiación estimadas, el período de tiempo varía de 10, 000 a 1, 000000 años. Los investigadores sugieren que los pronósticos de efectos peligrosos para la salud durante períodos tan largos deben examinarse críticamente. En general, los estudios consideran hasta 100 años para una planificación eficaz de la gestión de residuos. El comportamiento a largo plazo de los desechos radioactivos sigue siendo un tema de investigación.

Algunas opciones para la eliminación segura de residuos radioactivos de alto nivel y de larga vida son las siguientes:

(i) Disposición geológica

(ii) Transmutación

(iii) Reutilización de residuos.

(iv) Disposición del espacio

(i) Disposición geológica:

En muchos países, actualmente se está llevando a cabo el proceso de un día de selección de depósitos finales profundos apropiados para la eliminación de residuos de alto nivel de residuos radiactivos y combustible gastado de reactores nucleares, y se espera que los primeros se pongan en servicio en un futuro próximo. El concepto básico que subyace a este método de eliminación es ubicar un sitio geológico estable grande y excavar un túnel para perforar un pozo a 500-1000 metros por debajo de la superficie donde se pueden excavar habitaciones o bóvedas para eliminar desechos de alto nivel.

El objetivo final es aislar los residuos nucleares del entorno humano de forma permanente, ya que algunos elementos radiactivos tienen una vida media de más de un millón de años. Además, muchos requieren más de una vida media hasta que algunos materiales nucleares pierden suficiente radioactividad para dejar de ser letales para los seres vivos.

El almacenamiento de desechos radiactivos de alto nivel sobre la superficie durante un siglo es considerado apropiado por muchos científicos. Esto permite observar más el material y, durante la descomposición de los radionucleidos, si se detectan problemas, se pueden manejar de manera significativa. El nivel de radiactividad y los efectos dañinos asociados también se reducirán con el tiempo.

Algunas opciones de eliminación de desechos radiactivos en el mar incluyen el entierro debajo de una planicie abisal estable, el entierro en la zona de seducción, de modo que los desperdicios irían lentamente hacia abajo en el manto de la Tierra y el entierro debajo de una remota isla natural o artificial.

Aunque todos estos enfoques basados ​​en el mar tienen sus propios méritos y facilitarían una solución internacional al problema de la eliminación de desechos radiactivos, pero estos no se están considerando debido a la barrera legal de la "Ley del Mar" y al temor de que tal depósito Podría filtrarse y causar un daño generalizado. Las opciones basadas en el mar podrían ser consideradas en el futuro por países individuales o grupos de países.

La eliminación profunda de la base también es una buena opción para eliminar desechos radiactivos de alto nivel en pozos extremadamente profundos. Los residuos se eliminan a unos cinco kilómetros por debajo de la superficie terrestre. Se basa principalmente en la inmensa barrera geológica natural para confinar los residuos de forma permanente y segura, de modo que no suponga una amenaza para el hombre y el medio ambiente.

Remezcla y devuelve:

Este enfoque combina los residuos de alto nivel con los restos de uranio de la mina y del molino hasta el nivel de la radiactividad original del mineral de uranio y luego lo reemplaza en las minas de uranio inactivas.

Transmutación:

La transmutación es la conversión de desechos nucleares altamente radiactivos en desechos nucleares menos dañinos. El Reactor Rápido Integral era un reactor nuclear propuesto con un ciclo de combustible que no producía residuos transuránicos, sino que podía consumir residuos transuránicos, pero este proyecto fue cancelado por el gobierno de los Estados Unidos. Los residuos del reactor nuclear contienen grandes cantidades de plutonio-239. Una opción para deshacerse de este plutonio es usarlo como combustible en el reactor de agua ligera tradicional. Se están estudiando varios tipos de combustibles con diferentes eficiencias de destrucción de plutonio.

Reutilización de residuos:

La reutilización de isótopos de radio a partir de desechos nucleares es otra buena opción para minimizar los desechos. Ya se han extraído algunos radioisótopos como el cesio-137, el estroncio-90 y algunos otros para su reutilización en la irradiación de alimentos y para su uso en generadores termoeléctricos.

Reprocesamiento de combustible nuclear gastado y su eliminación segura:

El combustible nuclear después de su eliminación del núcleo del reactor se reprocesó para extraer el uranio y el plutonio 239 no utilizados, y también para eliminar los productos de fisión radiactivos de desecho. En el reprocesamiento, la eliminación del revestimiento metálico del combustible se realiza mediante métodos químicos o mecánicos o mediante el método Purex.

El combustible usado de los reactores de peso ligero contiene aproximadamente:

a. 95, 6% de uranio (menos del 1% del cual es U-235).

segundo. 2, 9% de productos de fisión estables.

do. 0, 9% de plutonio.

re. 0.3% de cesio y estroncio (productos de fisión).

mi. 0, 1% de productos de fisión de yodo y tecnecio.

F. 0, 1% otros productos de fisión de larga duración.

sol. 0, 1% de actínidos menores (americio, curio, neptunio).

Durante el reprocesamiento del combustible gastado, se utiliza una mezcla optimizada de fosfato de tri-n-butilo (TBP) y dodecano como agente de extracción de actínidos. Durante su uso repetido, el solvente sufre una degradación química o radiolítica, perdiendo su eficiencia, por lo que debe ser desechado como un residuo de solvente orgánico gastado. Actualmente, estos residuos se tratan mediante un proceso de hidroxilos alcalinos en los que el disolvente gastado se somete a reflujo. Con una solución concentrada de hidróxido de sodio a 110 ° C, los componentes de TBP del solvente gastado se hidrolizan y se convierten en sal de sodio de fosfato de dibutilo (DBP).

En el proceso también se obtienen sal sódica de fosfato de mono butilo, butano y ácido fosfórico. Los residuos de dodecano no participan en la hidrólisis y se separan. Luego se incinera. La capa acuosa emulsionada así obtenida retiene la mayor parte de la radioactividad presente en el residuo de disolvente gastado. El uranio y el plutonio se separan y reutilizan como combustible en los reactores. En los países donde el combustible usado no se vuelve a procesar, se considera un residuo y se trata como un residuo de alto nivel.

Eliminación del plutonio gastado:

De acuerdo con el artículo publicado en Nature (10 de mayo de 2010), existe una gran cantidad de 500 toneladas de plutonio separado (Pu) en todo el mundo que se pueden usar para fabricar una lakh de armas nucleares. Entonces, si no se requiere esta enorme reserva para fabricar armas, ¿cómo puede eliminarse? Las opciones disponibles son muy limitadas.

Estos son:

1. Desecho directo inmovilizando el elemento en cerámica y enterrándolo en depósitos, o

2. Usándolo como MOX (Combustible de óxido mixto que contiene uranio y polutionium reprocesado) para usar en reactores reproductores rápidos.

Según un artículo publicado en el periódico diario en inglés "The Hindu", el Dr. Anil Kakodkar, ex presidente de la Comisión de Energía Atómica, afirma que consumir plutonio para producir energía es la opción mucho mejor que la eliminación permanente directa porque es más complejo en comparación a disposición del combustible nuclear gastado.

Francia está adoptando este método y todo su combustible gastado se recicla como combustible MOX para su uso en reactores de agua a presión (PWR). En India también estamos reprocesando con éxito el combustible gastado a escala industrial. A través de este proceso es más costoso que la eliminación directa, pero la eliminación directa tiene mayores peligros a largo plazo.

Disposición del espacio:

Esta es una opción bastante atractiva, ya que elimina residuos radioactivos del entorno de forma permanente. Pero la desventaja significativa de este enfoque es el potencial de falla catastrófica del vehículo de lanzamiento. En segundo lugar, se requeriría un gran número de lanzadores de cohetes, ya que la cantidad de desechos es tan alta que esto hace que este enfoque sea menos práctico debido a razones no económicas y de riesgo. En el futuro, las técnicas alternativas de lanzamiento espacial sin cohetes pueden proporcionar una solución a esta opción. Pero hoy en día, el uso de combustible gastado en reactores nucleares se considera como la mejor opción para la eliminación segura de desechos radiactivos.