Abatimiento de uranio en desechos líquidos provenientes de investigación nuclear

Abstract

Producto de procesos principalmente ligados a la investigación nuclear, se tienen residuos líquidos con contenido de uranio natural que debe ser gestionado como desecho radiactivo de baja actividad. En particular, se tienen soluciones acuosas en diversos medios, entre los que se cuenta con medios del tipo fosfórico, los cuales deben ser tratados con el objetivo final de ser confinados como residuos sólidos en depósitos habilitados. El objetivo de este trabajo es la elaboración de un método de reducción de volumen para soluciones del tipo fosfóricas pertenecientes a la Sección de Residuos Radiactivos de la Comisión Chilena de Energía Nuclear (CCHEN), con el fin de lograr una nueva solución concentrada de uranio que pueda ser tratada en procesos posteriores para conseguir dicho radioisótopo en estado sólido. Esta metodología deberá ser aplicable y replicable en las instalaciones de la CCHEN y deberá permitir que la concentración de la solución madre a tratar sea lo suficientemente baja como para ser tratada como desecho industrial. Para esto, se realiza una investigación de los distintos métodos de disminución de volumen de una solución con contenido de elementos radiactivos, concluyendo que la extracción por solventes con una mezcla sinérgica de ácido dietilhexil fosfórico (DEHPA) y óxido de trioctilfosfina (TOPO) en keroseno alifático y posterior descarga del reactivo en una mezcla con ácido fosfórico concentrado con contenido de ion ferroso es el método que más se adapta a las condiciones existentes dentro del laboratorio. Posterior al estudio y aplicación del método de extracción por solventes con la mezcla sinérgica a las muestras pertenecientes a la CCHEN, se realizaron optimizaciones del proceso con el fin de disminuir el uso de reactivos orgánicos y proporcionar una efectiva disminución del volumen de la solución, determinando que un sistema compuesto de 7 etapas sucesivas de extracción por solventes con DEHPA 0,25 [M] y TOPO 0,031 [M] en una razón de fases orgánica e inorgánica de 0,09 y posterior re-extracción del uranio con ácido fosfórico 7 [M] con 30 [g/L] de sulfato ferroso y amonio logra el objetivo planteado de reducción de volumen de soluciones a un 31,8% del inicial. Para tratar 240 litros de solución dentro de los laboratorios de la CCHEN, se necesitarían 160 ciclos, cada uno de 1,5 litros de solución original a tratar, consiguiendo que el volumen final de la muestra sea de 75,6 litros. Considerando la reutilización del reactivo orgánico, se estima que el costo de reactivos a utilizar es de 454.152 [CLP].