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

Résumé

El almacenamiento geológico profundo (AGP) se considera actualmente la opción más 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 últimas décadas se han descrito numerosos estudios que han evidenciado como la presencia de partículas de tamaño coloidal, coloides, puede favorecer el transporte de contaminantes en las aguas subterráneas. De hecho, en determinadas condiciones, los coloides pueden moverse a la misma velocidad, o incluso más rápido que el agua y los contaminantes adsorbidos en ellos podrían tener el mismo destino. Por consiguiente, valorar el papel de los coloides en la migración de los radionucleidos en un AGP es importante. Este análisis es aun más relevante en un AGP en roca cristalina, por la existencia de fracturas que pueden facilitar el transporte de los coloides. En la evaluación del comportamiento de un AGP en granito, se pueden despreciar los coloides naturales, debido a su baja concentración; por otra parte los coloides generados desde la barrera de bentonita podrían jugar un papel importante. Sin embargo, al día de hoy, existen muy pocos datos obtenidos en condiciones realistas para cuantificar la generación 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 limitación al desarrollo de modelos que puedan predecir el papel real de los coloides en la migración de los radionucleidos. En este estudio, se define un escenario en las que las condiciones geoquímicas favorecerían, en principio, la estabilidad y la movilidad de los coloides de bentonita. En este escenario se valora la influencia de diferentes parámetros en la generación de los coloides desde la bentonita compactada (densidad de la arcilla, complejo de cambio, composición química 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 evaluación del comportamiento de un AGP. Adicionalmente, los resultados obtenidos en laboratorio en condiciones experimentales controladas, han permitido interpretar datos de generación de coloides de bentonita obtenidos in-situ en el único experimento a escala real que simula un AGP en granito, localizado en la galería FEBEX del laboratorio subterráneo del Grimsel Test Site (Suiza) y en funcionamiento desde el 1996. En este trabajo, también se ha analizado el transporte de distintos coloides, y en particular de los coloides de bentonita, en fracturas de granito manteniendo la condiciones químicas que garantizan su estabilidad (aguas de baja fuerza iónica y pH neutro-alcalino) y que, además proporcionan, tanto a los coloides cómo a la superficie del granito, una carga negativa. Debido a la repulsión electrostática que se genera entre coloides y roca, estas condiciones son más interesantes porqué, en principio, harían los coloides más móviles en el medio. Se ha intentado realizar estos experimentos en las condiciones hidrodinámicas más próximas a las que se esperan en un AGP, utilizando flujos de aguas lo más bajos posibles, con el objetivo de obtener datos realistas, sobre la movilidad y filtración de los coloides. Finalmente, manteniendo estas condiciones hidrodinámicas, se ha analizado el transporte en fractura de uranio, cesio y estroncio para evidenciar los efectos más importantes de la presencia de los coloides de bentonita en su migración. Se ha observado claramente como, al aumentar los tiempos de residencia en las fracturas, aumenta la retención de los coloides en la superficie de la roca y disminuye la fracción de coloides que se desplaza sin retardo, a pesar de las condiciones electrostáticamente no favorables a la retención. Globalmente, los coloides retenidos en el medio afectan más al transporte de los tres radionucleidos analizados que la fracción móvil, siendo este un resultado muy relevante para la evaluación de la relativa importancia de los coloides de bentonita en las condiciones esperadas en un AGP.