Procesos de migración de contaminantes asociados a coloides en un almacenamiento geológico de residuos radiactivos

Resumen

El almacenamiento geologico profundo (AGP) se considera actualmente la opcion mas viable para el almacenamiento definitivo de residuos radiactivos de alta actividad. Para garantizar la seguridad a largo plazo de un AGP, es necesario estudiar el funcionamiento de todos sus componentes y valorar de forma cuantitativa el posible impacto de un escape accidental de los radionucleidos almacenados. En las ultimas decadas se han descrito numerosos estudios que han evidenciado como la presencia de particulas de tamano coloidal, coloides, puede favorecer el transporte de contaminantes en las aguas subterraneas. De hecho, en determinadas condiciones, los coloides pueden moverse a la misma velocidad, o incluso mas rapido que el agua y los contaminantes adsorbidos en ellos podrian tener el mismo destino. Por consiguiente, valorar el papel de los coloides en la migracion de los radionucleidos en un AGP es importante. Este analisis es aun mas relevante en un AGP en roca cristalina, por la existencia de fracturas que pueden facilitar el transporte de los coloides. En la evaluacion del comportamiento de un AGP en granito, se pueden despreciar los coloides naturales, debido a su baja concentracion; por otra parte los coloides generados desde la barrera de bentonita podrian jugar un papel importante. Sin embargo, al dia de hoy, existen muy pocos datos obtenidos en condiciones realistas para cuantificar la generacion de coloides de bentonita en un AGP y valorar su movilidad. La falta de datos experimentales obtenidos en condiciones relevantes se reconoce como la principal limitacion al desarrollo de modelos que puedan predecir el papel real de los coloides en la migracion de los radionucleidos. En este estudio, se define un escenario en las que las condiciones geoquimicas favorecerian, en principio, la estabilidad y la movilidad de los coloides de bentonita. En este escenario se valora la influencia de diferentes parametros en la generacion de los coloides desde la bentonita compactada (densidad de la arcilla, complejo de cambio, composicion quimica del agua, velocidad del agua en la superficie de la arcilla). 2 Los ensayos de laboratorio han permitido determinar, en distintas condiciones experimentales, la masa de arcilla que puede desprenderse en forma coloidal y aportan, por primera vez, datos cuantitativos que se pueden utilizar en los modelos de evaluacion del comportamiento de un AGP. Adicionalmente, los resultados obtenidos en laboratorio en condiciones experimentales controladas, han permitido interpretar datos de generacion de coloides de bentonita obtenidos in-situ en el unico experimento a escala real que simula un AGP en granito, localizado en la galeria FEBEX del laboratorio subterraneo del Grimsel Test Site (Suiza) y en funcionamiento desde el 1996. En este trabajo, tambien se ha analizado el transporte de distintos coloides, y en particular de los coloides de bentonita, en fracturas de granito manteniendo la condiciones quimicas que garantizan su estabilidad (aguas de baja fuerza ionica y pH neutro-alcalino) y que, ademas proporcionan, tanto a los coloides como a la superficie del granito, una carga negativa. Debido a la repulsion electrostatica que se genera entre coloides y roca, estas condiciones son mas interesantes porque, en principio, harian los coloides mas moviles en el medio. Se ha intentado realizar estos experimentos en las condiciones hidrodinamicas mas proximas a las que se esperan en un AGP, utilizando flujos de aguas lo mas bajos posibles, con el objetivo de obtener datos realistas, sobre la movilidad y filtracion de los coloides. Finalmente, manteniendo estas condiciones hidrodinamicas, se ha analizado el transporte en fractura de uranio, cesio y estroncio para evidenciar los efectos mas importantes de la presencia de los coloides de bentonita en su migracion. Se ha observado claramente como, al aumentar los tiempos de residencia en las fracturas, aumenta la retencion de los coloides en la superficie de la roca y disminuye la fraccion de coloides que se desplaza sin retardo, a pesar de las condiciones electrostaticamente no favorables a la retencion. Globalmente, los coloides retenidos en el medio afectan mas al transporte de los tres radionucleidos analizados que la fraccion movil, siendo este un resultado muy relevante para la evaluacion de la relativa importancia de los coloides de bentonita en las condiciones esperadas en un AGP.