Inmovilización de resinas de intercambio iónico en polímeros termoplásticos para el acondicionamiento de residuos radiactivos.

Abstract

Uno de los residuos radiactivos de mayor relevancia generados en la operación de reactores nucleares en Argentina, son las resinas de intercambio iónico (RII), tanto catiónicas (RIC) como aniónicas (RIA), utilizadas para la purificación del agua de refrigeración del circuito primario y secundario de los reactores nucleares. Las RII agotadas, deben ser tratadas y acondicionadas para su almacenamiento transitorio y/o disposición final con el objetivo de disminuir la posibilidad de dispersión, elución y difusión de elementos radiactivos en el ambiente. En este trabajo se estudió el acondicionamiento de RIC mediante la inmovilización en polímeros termoplásticos. Se estudiaron diferentes porcentajes de RIC seca, inmovilizada en polietileno de baja densidad lineal (LLDPE), poliestireno de alto impacto (HIPS) y polietileno reciclado (RPE), sin irradiar e irradiado con 100 kGy. Se evaluaron las propiedades de los materiales formulados empleando las distintas matrices termoplásticas como swelling, resistencia mecánica en flexión, capacidad de lixiviación y adaptación del material a ciclos de humedad y sequedad. Los resultados mostraron que el empleo de RPE como matriz termoplástica permitió lograr formulaciones con el máximo porcentaje de RIC inmovilizada empleada en este trabajo (30 % p/p) y presentó el mejor comportamiento frente al tratamiento por irradiación, sin verse afectado el material en ninguna de las propiedades estudiadas.

One of the most relevant radioactive waste generated in the operation of nuclear power plant in Argentina are ion exchange resins (IER), both cationic (CER) and anionic (AER), used for the purification of cooling water of the primary and secondary circuit of nuclear reactors. Spent IER must be treated and conditioned for temporary storage and/or final disposal in order to reduce the possibility of dispersion, elution and diffusion of radioactive elements to the environment. In this work, the conditioning of CER by immobilization in thermoplastic polymers was studied. Different percentages of dry CER, immobilized in linear low-density polyethylene (LLDPE), high impact polystyrene (HIPS) and recycled polyethylene (RPE), non-irradiated and irradiated with 100 kGy, were studied. The properties studied were swelling, mechanical properties (flexural tests), leaching resistance and adaptation of the material to humidity and dryness cycles. The materials were formulated in a discontinuous mixer. The properties of the materials were measured using thermo- molded compression test specimen. The results obtained in this study showed that RPE presents the best performance as immobilizing matrix for 30wt% CER content. Using recycled plastic in nuclear industry is an opportunity to include plastic waste as a resource in the context of a circular economy.