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SNE Valencia 2014

Tecnologías de tratamiento térmico de

residuos radiactivos.Soluciones avanzadas

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Índice

1 Tecnologías de tratamiento térmico de RR

2 Incineración

3 Fundición de metales

4 Tratamiento de RR mediante la tecnología del plasma

5 Conclusiones

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Las tecnologías de tratamiento de RR más ampliament e utilizadas para obtener altos factores de reducción de volumen en r esiduos sólidos son:

• Supercompactación (Plásticos, Ropa, Filtros, Cenizas)

• Tratamientos térmicos (incineración, plasma, fundic ión, etc.)

Tecnologías de tratamiento térmico de RR

Ventajas

•Altos factores de reducción de volumen

•Homogeneidad y estabilidad a largo plazo del producto final

Inconvenientes

•Sistemas de tratamiento de gases complejos

•Coste más elevado

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TECHNOLOGYOrganic Inorganic

Mixed organic-inorganic Spent

resinsLiquids Solids Liquids Solids Liquids Solids

Incineration A A A NA * A A * A

Pyrolysis A A ** NA A ** A A ** A

Metal Melting NA NA NA A NA NA NA

Plasma A A A A A A A

Vitrification NA A ** A A ** NA A ** A

SOURCE IAEA TECDOC 1527

A: Technology is applicable to this type of waste

NA: Technology is not applicable to this type of waste

LA: Tecnology has limited applicability to this type of waste

* Small pieces of inorganic are acceptable without causing damage or plugging of the system Treatment methods

** Applicable only for the granular or powder form of this waste type

*** Applicable only to organic spent resins Conditioning methods

Tecnologías de tratamiento térmico de RR

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Incineración

Tratamiento térmico en el que materiales combustibles son tratados a una temperatura alrededor de 1000 ºC. El material orgánico se descompone y vaporiza y los gases son mandados al sistema de tratamiento de gases. Las cenizas resultantes una vez enfriadas se disponen en un bidón que deber ser acondicionado antes del almacenamiento

Tipo de residuos:

� Residuos sólidos orgánicos

� Residuos líquidos

� Resinas gastadas

Altos factores de reducción de volumen

VENTAJAS INCONVENIENTES

Tecnología probada Sólo residuos orgánicos

Altos VRF Se require una segregación previa

Las cenizas tienen que ser acondicionadas para su almacenamiento

Impacto ambiental

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Incineración

COUNTRY FACILTY/SITE IN-SERVICE DATE CAPACITY

Austria Seibersdorf Research Center 1983 40 kg/h solid

80 kg/h solid

50 kg/h liquid

2 t/d solid

45 l/h liquid

(license limit)

India BARC Kalpakkam 1990’s 50 kg/h solid

2000 t/yr solid

(aprox 500 kg/h)

1100 t/yr liquid

40 kg/h liquids

50 kg/h solids

60 kg/h solid

40 l/h liquid

100 kg/h solid

20 l/h liquid

50 kg/h solid

10 kg/h liquid

Spain ENRESA El Cabril 1992 50 kg/h total solid and liquid

40 kg/h solid

20 kg/h liquid

USA TOSCA Incinerator, Oak Ridge 1991700 kg/h solids and organic

liquid

Consolidated Incineration 400 kg/h solids

Facility, Savannah River 450 kg/h liquidsUSA 1997

Ukraine Zaporizhzhe NPP 1993

USA Duratek, Oak Ridge 19892 incinerators, approx 400

kg/h each

Sweden Studsvijk 1977 150 kg/h total solid

UK Hinkley Point B Since 1970’s

Russian Federation RADON 1982

Slovakia Jaslovske Bohunice BSC 2001

Japan PNC, Tokai-Mura 1991 50 kg/h solid

Netherlands COVRA, Vlissingen-Oost 1994

France Socodei Centraco 1999

Germany Karlsruhe Since 1980’s

Belgium CILVA, Belgoprocess 1995

CanadaOntario Power Generation,

Western WMF2002

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Fundición de metales

Tratamiento térmico en el se consigue alcanzar la temperatura de fundición de los metales a tratar (alrededor de 1500 ºC). El material fundido se descarga en moldes para su enfriamiento. Los elementos más volátiles se van al sistema de tratamiento de gases.

La aplicación más usual es el tratamiento de residuos metálicos de baja actividad para su posterior reciclado como material desclasificado


Tecnología probada Sólo residuos metálicos

Altos VRF Se requiere un pre-tratamiento previo (clasificación y reducción de tamaño)

Producto final estable Impacto ambiental

Posibilidad de reciclado del producto final

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Fundición de metales

SOURCE IAEA TECDOC 1527

Studsvik

Centraco

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El plasma es una tecnología de tratamiento térmico basada en la creación de un arco eléctrico que puede alcanzar tem peraturas desde 5000ºC hasta 15000ºC provocando reacciones químicas que rompen las estructuras moleculares de los materiales y las disocian en átomos.

Aplicable a residuos orgánicos, inorgánicos y mixtos. Los materiales orgánicos se transforman en compuestos volátiles mi entras que los materiales inorgánicos se funden y se transforman e n escoria (slag).

Tecnología desarrollada en los 60’s para la industria espacial

Ampliamente utilizado en la industria metalúrgica y para el tratamientode residuos peligrosos

Cuatro décadas (2004) después entró en operación la prim erainstalación industrial para el tratamiento de RR ( ZWILAG).

Tratamiento de RR mediantela tecnología del plasma

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Tratamiento de RR mediantela tecnología del plasma


Aplicable a residuos sólidos orgánicos e inorgánicos, incluyendo asbestos, resinasgastadas embidonadas, residuos líquidos

Escasa experiencia

ALARA: En un único proceso el residuo estratado tal y como es generados

Impacto ambiental

Posibilidad de tratar en el horno parte de los residuos secundarios generados

Se necesita una mayor inversión

El producto final es una matriz vítrea muy estable libre de material orgánico y adecuado para almacenamiento definitivo

Altos VRF

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• El proyecto nació en Mayo de 1995 liderado por IBERDROLA y con la

colaboración de INASMET/CN. PLASMA

• En abril de 1999 se firma un acuerdo IBERDROLA, ENRESA e INASMET para

optimizar la Planta Piloto en función de los resultados obtenidos de los

ensayos previos y completar el programa de pruebas en continuo para la

definición completa del proceso.

• La planta se diseñó para el tratamiento de resinas de intercambio iónico y

los propios filtros de mangas del sistema off-gas

Aplicación de la tecnología de plasma al tratamiento de RBMA.Planta piloto

Experiencia en España de una planta de plasma piloto (PLASMATEK)

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Parámetros de la instalación

Tipo de residuo a tratar: • Resinas de intercambio iónico

(sin acondicionar y acondicionadas)

• Residuos compactables

Capacidad de Tratamiento: 12 kg/h

Crisol perdido: 20 L

El reactor tiene forma cilíndrica (A ≈ 80 cm ø ≈ 60 cm) y está separado en dos partes embridadas (ambas recubiertas de material refractario):• Tapa superior refrigerada (fija): cuenta con una serie de orificios para la

alimentación del material a tratar, evacuación de gases, mirilla y electrodos de grafito

• Cuba extraíble de acero al carbono que contiene el crisol troncocónico (ZIRCORAM 32) con capacidad para 20 L

Experiencia en España de una planta de plasma piloto (PLASMATEK)

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En operación desdemediados del 2004

• Opera en campañas: 2 de 10 semanas por año

• En cada campaña se tratan 500 bidones o 100 t

• Se obtienen 140 bidones por campaña

• Al final de 2013 se habían tratado un total de 8000 bidones o 1300 t

Zwilag (Suiza)

Experiencia industrial (ZWILAG)

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Proyecto llave en mano co-financiado entre el EBRD (KozloduyInternational Decommissioning Support Fund) y la C.N. de Kozloduy

Adjudicado en el año 2009 a la JV IBERDROLA Ingeniería y Construcción (líder) y Belgoprocess

Prevista su finalización en 2016

Alcance:

• Diseño, apoyo al licenciamiento, fabricación, suministro,

instalación, puesta en marcha, realización de los test de

aceptación de los equipos y entrenamiento

• Diseño y ejecución de las modificaciones en el edificio y en los

sistemas auxiliares

Instalación avanzada del Plasma: APMF en KNPP (Bulgaria)

��

JV

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Parámetros de la instalación

Tipo de residuo a tratar: • Residuos sólidos pre-acondicionados en bolsas de plástico

• Residuos pre-compactados en bidones de 200 litros

• Residuos supercompactados

• Residuos líquidos

• Resinas gastadas

Capacidad de la instalación:• 80 kg/h de residuos sólidos y 5-10 L/h de residuos líquidos

• 250 t/año

Factores de reducción de volumen:• Bolsas ∼ 80 Pre-compactados ∼ 20 Supercompactados ∼ 2

Horas anuales efectivas de operación: 4000 h


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(A) Recepción y trituración del residuo.

(B) Incineración del residuo por plasma.

(C) Tratamiento y limpieza de los gases.

(D) Recogida y enfriamiento del residuo.

Principales procesos de la planta


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(A) Recepción y trituración del residuo

Pinzas de manejo de bultos

Cintas transportadorascon sistema de pesada

Sistema de elevación de bultos

Sistema de doble compuerta

Trituradora

Tornillo de alimentación al horno

Sistema de control


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(A) Recepción y trituración del residuo

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(B) Incineración del residuo por plasma

Cámara de tratamiento por plasma:

• Horno basculante (2,2 m ×2,2 m): patentado

• Conducto de salida de humos

• Instrumentación

• Sistema de cierre del horno

• Confinamiento

• Sistema de refrigeración del horno

Antorcha:

• No transferible de 500kW


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Sistema de plasma, sin sistema de alimentación(Montaje, cableado completo y pruebas en caliente)


(B) Incineración del residuo por plasma

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(C) Tratamiento y limpieza de gases

Basado en el diseño de CILVA (Belgoprocess)

Principales componentes:

Emisiones de acuerdo a la Directiva Europea 2000/76 /EC


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(C) Tratamiento y limpieza de gases

Sistema de vigilancia en continuo (CEM) y sistema de control radiológico

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(D) Recogida y enfriamiento del residuo

Basado en la instalación de Zwilag

Componentes principalesCámara de provista con ventilación forzada para el enfriamiento de la escoria.

Una vez enfriada la matriz vítrea se traspasa a un bidón de 220 L


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Disposición de la instalación y obra civil


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Video pruebas fábricaIMG_2114.MOV

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Los tratamientos térmicos permiten tratar una gran variedad de residuos obteniéndose altos factores de reducción de volumen

Los sistemas de tratamiento de gases son similares y por tanto hay una gran experiencia operativa

La selección de la tecnología depende fundamentalmente del tipo y cantidad de residuos que se quieren tratar

La tecnología del plasma por su posible utilización en residuos orgánicos e inorgánicos se convierte en una alternativa idónea para países donde exista un gran volumen de residuos a tratar y/o los costes de almacenamiento sean elevados

Conclusiones

Alicia Gonzá[email protected]

Gracias

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