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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
VENTAJAS INCONVENIENTES
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
VENTAJAS INCONVENIENTES
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
Instalación avanzada del Plasma: APMF en KNPP (Bulgaria)
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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
Instalación avanzada del Plasma: APMF en KNPP (Bulgaria)
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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
Instalación avanzada del Plasma: APMF en KNPP (Bulgaria)
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Instalación avanzada del Plasma: APMF en KNPP (Bulgaria)
(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
Instalación avanzada del Plasma: APMF en KNPP (Bulgaria)
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Sistema de plasma, sin sistema de alimentación(Montaje, cableado completo y pruebas en caliente)
Instalación avanzada del Plasma: APMF en KNPP (Bulgaria)
(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
Instalación avanzada del Plasma: APMF en KNPP (Bulgaria)
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Instalación avanzada del Plasma: APMF en KNPP (Bulgaria)
(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
Instalación avanzada del Plasma: APMF en KNPP (Bulgaria)
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Disposición de la instalación y obra civil
Instalación avanzada del Plasma: APMF en KNPP (Bulgaria)
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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 Gonzálezagfc@iberdrola.es
Gracias
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