ES2190758B2

ES2190758B2 - Procedimiento de biorremediacion para la concentracion y eliminacion de radionuclidos en las aguas radiactivas de las piscinas nucleares.

Info

Publication number: ES2190758B2
Application number: ES200200006A
Authority: ES
Inventors: Diego Alejandro Moreno Gomez; Felipe Montero Ortego
Original assignee: Technical University of Madrid; Iberdrola Generacion SA
Current assignee: Technical University of Madrid; Iberdrola Generacion SA
Priority date: 2002-01-02
Filing date: 2002-01-02
Publication date: 2004-08-01
Anticipated expiration: 2022-01-02
Also published as: US7326345B2; WO2003056572A1; US20050115896A1; ES2190758A1; ES2190758B8

Abstract

Procedimiento de biorremediación para la concentración y eliminación de radionúclidos en las aguas radiactivas de las piscinas nucleares. El procedimiento de concentración y eliminación de radionúclidos en las aguas radiactivas de las piscinas nucleares que se presenta se basa en la capacidad que tienen los microorganismos para retener radionúclidos cuando crecen formando biopelículas sobre las superficies que colonizan. Este proceso, conocido como biorremediación, hasta la fecha no se ha utilizado en la zona de contención de las centrales nucleares. El sistema actual de clarificación de las aguas radiactivas en las piscinas nucleares se realiza con un sistema de filtros desmineralizadores que cuando finalizan su vida útil generan un importante volumen de material radiactivo a gestionar. El procedimiento que se presenta mediante biorremediación, llevado a cabo delante de estos filtros, prolonga la vida de los mismos y por tanto es necesario gestionar menos residuos radiactivos aumentando larentabilidad económica del proceso.

Description

Procedimiento de biorremediación para la concentración y eliminación de radionúclidos en las aguas radiactivas de las piscinas nucleares.

Sector técnico al que se refiere la invención

Industria Nuclear, Gestión de Residuos Radiactivos, Tratamientos de Aguas Contaminadas.

Exposición del estado de la técnica

Durante los últimos años se han venido desarrollando procedimientos de biorremediación consistentes en la utilización de microorganismos para la recuperación de ambientes contaminados. Principalmente los esfuerzos han ido encaminados a la restauración de suelos contaminados con productos químicos, tóxicos o peligrosos usando microorganismos; de esta forma se ha ido implantando el concepto de biorremediación. No obstante, la utilización de microorganismos para la recuperación del medio ambiente se viene llevando a cabo desde hace más de sesenta años para la depuración de aguas residuales. Adicionalmente también se han desarrollado procesos de biorremediación aplicados a la gestión de residuos radiactivos en repositorios definitivos pero nunca dentro del área de contención de una central nuclear, objeto del procedimiento que cubre la presente patente.

Las piscinas para el almacenamiento de combustible nuclear gastado tienen la finalidad de ``enfriar'' el combustible gastado que procede del reactor y que tras su utilización todavía posee alta radiactividad e importante generación de calor. A pesar de que el agua de las piscinas nucleares actúa como blindaje eficaz contra la radiación, en las proximidades a las mismas se presentan niveles considerables a los que son expuestos los trabajadores de la central. El propósito del procedimiento que se describe a continuación es bajar los niveles de contaminación radiactiva del agua de las piscinas nucleares y en consecuencia disminuir el nivel de radiación próxima a las mismas y las tasas de exposición.

Actualmente las aguas radiactivas de las piscinas nucleares se tratan por un sistema de filtros desmineralizadores, a base de resinas intercambiadoras de iones, que tienen la misión de retener las sustancias disueltas y en suspensión que pueda arrastrar el agua, tales como productos de fisión, corrosión, etc. con lo que se consigue una mayor claridad del agua y una considerable disminución de la radiactividad en las zonas circundantes a las piscinas. Con el paso del tiempo la vida útil de las resinas se termina y es necesario embidonarlas y tratarlas como residuos radiactivos. Con el procedimiento que se presenta por biorremediación se retienen los radionúclidos del agua radiactiva antes de que lleguen a las resinas de los filtros desmineralizadores y por lo tanto se aumenta su vida útil y en consecuencia se disminuye el volumen del material radiactivo a gestionar. El material utilizado para el procedimiento que se patenta, al contrario que las resinas, se puede descontaminar y gestionar como material no radiactivo.

Explicación de la invención

Para llevar a cabo la concentración y eliminación de radionúclidos citada anteriormente en las aguas radiactivas de las piscinas nucleares se ha ideado un procedimiento de biorremediación completamente innovador y que se aplica en el proceso del tratamiento de las aguas de las piscinas, previamente a su vuelta a las mismas.

En este procedimiento, el agua radiactiva a tratar procedente de las piscinas nucleares se hace pasar por un biorreactor que contiene un ovillo o madeja de titanio, acero inoxidable o cualquier otro material no corrosivo ni degradable en este ambiente y que sea capaz de ser colonizado por tos microorganismos existentes en dichas aguas. A su paso por el biorreactor, el agua radiactiva a tratar entra en contacto con el material del ovillo o madeja dispuesto en su interior, formándose una biopelícula que retiene los radionúclidos. Los microorganismos son capaces de retener los radioisótopos presentes en el agua de las piscinas mediante uno o más de los siguientes mecanismos: bioadsorción, bioabsorción, bioacumulación, biosolubilización, bioprecipitación.

A continuación, el agua sale por el extremo opuesto al de entrada en flujo continuo y antes de volver a la piscina se hace pasar por el sistema de filtros desmineralizadores.

Finalmente, el material del biorreactor es reemplazado por material fresco. La biopelícula que coloniza el material y que retiene los radionúclidos, es económicamente eliminada por cualquier procedimiento convencional de descontaminación radioquímica de materiales y los radionúclidos se pueden concentrar en un volumen pequeño de eluyente para su recuperación, disposición final o contención. A continuación, el material del biorreactor puede ser gestionado como material no radiactivo. Ambos procesos, la concentración de los radionúclidos en un reducido volumen, y la gestión de los materiales utilizados como no radiactivos contribuyen a la rentabilización económica del procedimiento.

El tipo y tamaño del biorreactor, el caudal de agua radiactiva circulante a tratar y la periodicidad de eliminación de la biopelícula están condicionados a las especificidades de cada una de las plantas de tratamiento de aguas en la zona caliente de las distintas centrales nucleares.

El primer objeto de este procedimiento consiste en aprovechar la capacidad que tienen algunos de los microorganismos presentes en las aguas radiactivas de las piscinas para colonizar el material dispuesto en el interior del biorreactor. Estos microorganismos que no se pueden cultivar ni manipular en el laboratorio se conocen en la bibliografía técnica como VBNC (viables pero no cultivables).

Con el fin de acelerar el procedimiento de concentración de radionúclidos, un segundo objeto de este procedimiento consiste en cultivar previamente en el laboratorio el material que constituye el ovillo o artificio similar citado anteriormente en presencia de un microorganismo, o una mezcla de ellos, aislados previamente del agua radiactiva a tratar.

Exposición detallada de al menos un modo de realización de la invención

La primera parte del procedimiento consiste en la preparación del material que se introducirá en el biorreactor. Este material, por ejemplo de acero inoxidable, trenzado a partir de virutas del mismo en forma de ovillo o madeja de 20 g y con una superficie de exposición de 0,01 m^{2}.g^{-1}, se desengrasa con acetona en baño de ultrasonidos. A continuación se esteriliza en autoclave a 121ºC durante 15 minutos. En condiciones asépticas los ovillos se introducen en el biorreactor cilíndrico, fabricado en acero inoxidable de 250 mm de altura y 90 mn de diámetro, constando en su parte inferior de una conexión para la entrada del agua y en la superior de otra para la salida. El siguiente paso en este procedimiento consiste en hacer pasar mediante una bomba un caudal medio de 3 metros cúbicos hora de agua radiactiva procedente de una piscina para el almacenamiento de combustible nuclear gastado, en cuya composición cualitativa isotópica habitual se presentan ^{60}Co, ^{137}Cs, ^{134}Cs, ^{65}Zn y ^{54}Mn. A partir de ese momento el material del biorreactor empieza a ser colonizado por los microorganismos presentes en las aguas radiactivas y comienzan a retener los radionúclidos presentes en las mismas. Este procedimiento aplicado a una central nuclear de tipo BWR (reactor de agua en ebullición), donde se ha realizado el prototipo experimental permite fundamentalmente la concentración y posterior eliminación del radionúclido ^{60}Co.

Claims

1. Sistema de biorremediación de aguas radiactivas caracterizado por un biorreactor que contiene un ovillo, madeja o artificio similar de titanio, acero inoxidable o cualquier otro sustrato metálico no corrosivo ni degradable por el agua radiactiva y que es colonizado por los microorganismos existentes en dichas aguas.

2. Sistema de biorremediación de aguas radiactivas según reivindicación 1 caracterizado porque funciona en continuo, a oscuras y sin ninguna adición de medio de cultivo o de nutrientes. donde el agua radiactiva a tratar, a su paso por el biorreactor, entra en contacto con el sustrato metálico dispuesto en su interior, formándose una biopelícula que retiene los radionúclidos.

3. Sistema de biorremediación de aguas radiactivas según reivindicación 1 caracterizado porque el sustrato metálico que constituye el ovillo, madeja o artificio similar se puede cultivar previamente en el laboratorio en presencia de microorganismos aislados previamente del agua radiactiva a tratar para acelerar el proceso de concentración de radionúclidos.

4. Uso del sistema de biorremediación según reivindicaciones 1 a 3 para concentrar y eliminar radionúclidos de las aguas radiactivas en piscinas nucleares.