Planta de reprocesamiento de óxido térmico

La planta de reprocesamiento de óxido térmico , o THORP , es una planta de reprocesamiento de combustible nuclear ubicada en Sellafield , Cumbria , Inglaterra. THORP es propiedad de la Autoridad de Desmantelamiento Nuclear y está operada por Sellafield Ltd , la empresa licenciataria del sitio.

El combustible nuclear gastado de los reactores nucleares se reprocesó para separar el 96 % de uranio y el 1 % de plutonio de los residuos radiactivos del 3 %, que se tratan y almacenan en la planta. Posteriormente, el uranio se pone a disposición de los clientes para su transformación en nuevo combustible, y el plutonio se incorpora al combustible de óxido mixto .

El 14 de noviembre de 2018 se anunció que las operaciones de reprocesamiento habían finalizado en THORP tras generar ingresos por valor de 9.000 millones de libras esterlinas. La instalación de recepción y almacenamiento (que representa casi la mitad de la superficie física de THORP) seguirá operando hasta la década de 2070 para recibir y almacenar el combustible nuclear gastado procedente de la flota de reactores PWR y AGR del Reino Unido . ^{[ 1 ]} Se prevé que el desmantelamiento comience alrededor de 2075. ^{[ 2 ]}

Entre 1977 y 1978 se llevó a cabo una investigación sobre una solicitud presentada por British Nuclear Fuels plc para obtener un permiso de planificación preliminar para construir una nueva planta de reprocesamiento de combustible nuclear de óxido irradiado procedente de reactores tanto del Reino Unido como del extranjero. La investigación tenía como objetivo responder a tres preguntas:

1. ¿Debería reprocesarse en este país el combustible de óxido procedente de los reactores del Reino Unido, ya sea en Windscale o en otro lugar?
2. En caso afirmativo, ¿debería llevarse a cabo dicho reprocesamiento en Windscale?
3. En caso afirmativo, ¿debería la planta de reprocesamiento tener aproximadamente el doble de la superficie estimada necesaria para procesar los combustibles de óxido del Reino Unido y utilizarse la capacidad sobrante para reprocesar combustibles extranjeros?

El resultado de la investigación fue que la nueva planta, la Planta de Reprocesamiento de Óxido Térmico, recibió la aprobación en 1978. ^{[ 3 ]}

La construcción de THORP comenzó en 1979 y finalizó en 1994. La planta entró en funcionamiento en agosto de 1997. El coste de construcción fue de 1.800 millones de libras esterlinas. ^{[ 4 ]}

La primera barra de combustible irradiado de THORP se cortó en marzo de 1994, seguida en enero de 1995 por la planta de separación química que procesó la solución de alimentación de combustible irradiado producida el año anterior por la planta Head End. A principios de 1998, se habían reprocesado más de 1400 t de combustible irradiado en THORP, y la planta fue aumentando progresivamente y con éxito su capacidad operativa normal durante este tiempo. En ese momento, el rendimiento de la planta de separación química de THORP había sido excelente; sobre todo, la etapa de separación de uranio-plutonio, que recibió un amplio desarrollo para abordar los efectos del tecnecio, producto de la fisión, ofreció un rendimiento de separación general muy superior al requisito mínimo del diagrama de flujo. Las descargas de THORP representaron una pequeña fracción de las descargas totales del sitio Sellafield en general. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

El 14 de noviembre de 2018 se anunció que las operaciones de reprocesamiento en THORP habían finalizado tras haberse cumplido todos los contratos de reprocesamiento existentes. Se reprocesaron 9331 toneladas de combustible nuclear usado procedentes de 30 clientes en nueve países, generando ingresos por valor de 9000 millones de libras esterlinas. La instalación de recepción y almacenamiento dentro de THORP continúa en funcionamiento. ^{[ 1 ] [ 7 ]}

El desmantelamiento tendrá lugar después de varias décadas para permitir que disminuyan los niveles de radiación, y se prevé que ocurra entre 2075 y 2095. El coste estimado del desmantelamiento se estima en 4.000 millones de libras esterlinas a precios de 2018. ^{[ 4 ]}

En enero de 2025, el gobierno anunció que las 140 toneladas de plutonio civil producidas por reprocesamiento, originalmente consideradas un activo valioso, serían inmovilizadas y finalmente eliminadas en una instalación de disposición geológica , en lugar de usarse para producir combustible MOX , que se evaluó como una opción antieconómica. ^{[ 8 ]}

El diagrama de flujo químico para THORP está diseñado para agregar menos materia no volátil al refinado PUREX del primer ciclo . Una forma de lograr esto es evitando el uso de compuestos ferrosos como agentes reductores de plutonio . En esta planta, la reducción se realiza utilizando hidrazina o HAN ( nitrato de hidroxilamina ). La planta libera emisiones gaseosas de criptón-85, un emisor beta radiactivo con una vida media de 10,7 años. El Instituto de Protección Radiológica de Irlanda (RPII) comenzó el monitoreo atmosférico de 24 horas para criptón-85 en 1993, antes de la puesta en marcha de la planta. ^{[ 9 ] [ 10 ]}

El combustible de óxido enfriado se tritura en la celda de cizallamiento y se disuelve en ácido nítrico. Se acondiciona químicamente antes de pasar a la planta de separación química. Se utilizan columnas pulsadas (denominadas HA/HS) para separar inicialmente la mayor parte del uranio y el plutonio de los productos de fisión, transfiriéndolos a la fase solvente, que comprende fosfato de tributilo en queroseno inodoro (TBP/OK). La transferencia se realiza en la columna HA, mientras que la columna HS proporciona una eliminación adicional de los productos de fisión. Posteriormente, dos columnas pulsadas adicionales (denominadas BS/BX) y un conjunto mezclador/decantador (1BXX) separan el uranio y el plutonio en corrientes separadas. El plutonio se reduce al estado de oxidación +3, que es insoluble en la fase solvente, por lo que termina en la fase acuosa que sale de la columna 1BX.

El mezclador/decantador 1BXX completa la eliminación de Pu de la fase solvente. La columna 1BS elimina cualquier resto de uranio de la fase acuosa mediante el uso de solvente fresco.

Posteriormente, las columnas pulsadas purifican el plutonio, eliminando los productos de fisión residuales. Un mezclador/decantador (1C) se utiliza para transferir (lavar) el uranio a la fase acuosa, dejándolo listo para la siguiente etapa. La purificación del uranio se logra mediante tres mezcladores/decantadores (UP1 - UP3), similares a los que se utilizan en la planta de reprocesamiento Magnox. A continuación, se evaporan las dos corrientes de producto antes de continuar con el procesamiento. El uranio se convierte en polvo de UO₃, _mientras que el plutonio se convierte en polvo de PuO₂ _y se almacena.

Se optó por columnas pulsadas para evitar el riesgo de un incidente de criticidad en la planta. Esto puede ocurrir si se acumula suficiente material fisionable para iniciar una reacción en cadena incontrolada, produciendo una gran liberación de neutrones. Los riesgos y mecanismos se conocen bien y el diseño de la planta está concebido para prevenir su ocurrencia; es decir, es intrínsecamente segura.

El 9 de mayo de 2005 se anunció que THORP había sufrido una gran fuga de una solución altamente radiactiva, que había comenzado en julio de 2004. La comisión de investigación de British Nuclear Group determinó que un error de diseño provocó la fuga, mientras que una cultura de complacencia en la planta retrasó su detección durante nueve meses. El personal de operaciones no descubrió la fuga hasta que el personal de salvaguardias informó de importantes discrepancias en el registro de fluidos. En total, se filtraron 83 metros cúbicos (82.966 litros ) de solución de ácido nítrico caliente desde una pequeña tubería de alimentación fracturada, que se descubrió cuando se envió una cámara remota para examinar la celda de clarificación de alimentación de THORP el 19 de abril de 2005. Todos los fluidos se acumularon por gravedad en la contención secundaria , que es una tina de acero inoxidable incrustada en hormigón armado de 2 metros de espesor , capaz de contener 250 metros cúbicos de fluidos. Se estimó que la solución del derrame contenía 20 toneladas métricas de uranio y 160 kilogramos de plutonio. La solución derramada se recuperó de forma segura en la contención primaria mediante los eyectores de vapor instalados originalmente. Los niveles de radiación en la celda impidieron el acceso de personas. La tubería se fracturó debido al movimiento lateral de un tanque de medición, que mide el volumen por peso y se desplaza horizontal y verticalmente durante el proceso. El diseño original del tanque incluía bloques de sujeción para evitar el movimiento lateral, pero estos se eliminaron posteriormente para lograr un desacoplamiento sísmico.

El incidente fue clasificado como Nivel 3 de 7 en la Escala Internacional de Sucesos Nucleares (INES), un "incidente grave", debido a la cantidad de material radiactivo que se filtró del confinamiento primario al secundario sin ser detectado durante varios meses. ^{[ 11 ]} Inicialmente, BNFL consideró que este nivel era sorprendentemente alto, pero las especificaciones de la escala lo exigían. El Grupo Nuclear Británico fue declarado culpable de infracciones de las normas de salud y seguridad tras el accidente y multado con 500 000 libras esterlinas. ^{[ 12 ]}

La producción en la planta se reinició a finales de 2007, pero a principios de 2008 se detuvo nuevamente para la reparación de un elevador submarino que movía el combustible para su reprocesamiento. ^{[ 13 ]}

• Ciclo del combustible nuclear
• Uranio reprocesado
• Aceite rojo
• Procesamiento pirometalúrgico

Otros sitios de reprocesamiento

• Sitio de COGEMA en La Haya
• Planta de reprocesamiento de Rokkasho
• Planta de reprocesamiento de West Valley
• Maya
• Tōkai, Ibaraki ( accidente nuclear de Tokaimura )

• Autoridad de Desmantelamiento Nuclear
• Sellafield Limited
• Fundación Bellona: Excelente sitio web para obtener información detallada sobre Sellafield y los problemas ambientales relacionados.
• La central nuclear fue clausurada tras las inspecciones pertinentes - BBC , 23 de abril de 2005
• Una enorme fuga radiactiva obliga a cerrar la central nuclear de Thorp - The Guardian , 9 de mayo de 2005
• Tubería fracturada de THORP – Informe de la comisión de investigación , BNFL , 26 de mayo de 2005
• Funcionarios de Thorp trabajan para restaurar la planta de reprocesamiento nuclear del Reino Unido - Fundación Bellona , ​​7 de julio de 2005
• Publicado el informe de la comisión de investigación de Thorp - Nuclear Engineering International , 27 de julio de 2005
• Personal nuclear suspendido por fuga - BBC , 4 de agosto de 2005
• La carga de trabajo obliga a retrasar la reapertura de Thorp - News & Star , 11 de noviembre de 2005
• Fuga de líquido radiactivo en la celda de clarificación de alimentación en BNG THORP Sellafield, Revisión de los aspectos técnicos y de gestión del fallo y sus implicaciones para el futuro de THORP , John Large , 13 de abril de 2006 - incluye diagramas
• Aprobación del reinicio de Thorp - Nuclear Engineering International , 17 de enero de 2007
• Club cultural - Ingeniería Nuclear Internacional , 25 de abril de 2007
• Informe del HSE sobre la fuga de THORP
• Sentencia dictada contra British Nuclear Group por el accidente en THORP , Juez Openshaw, 16 de octubre de 2006.