Adsorción de cesio en fases secundarias de uranio (VI), en condiciones relevantes para el almacenamiento geológico profundo (AGP)

Abstract

El combustible nuclear gastado procedente de las centrales nucleares contiene diversos elementos con radioisótopos de elevado período de semidesintegración. Uno de estos elementos es el cesio, un producto de fisión con dos isótopos (el 135 y el 137) que contribuyen de forma importante a la radioactividad del combustible nuclear gastado. El cesio, además, tiene tendencia a acumularse en los sistemas biológicos por presentar una analogía química con el nutriente esencial: potasio y la elevada movilidad del ión Cs+ en medios acuosos, facilita su incorporación en el ciclo hidrológico del planeta. Una vez confinado en el repositorio del almacenamiento geológico profundo, el óxido de uranio UO2 del combustible nuclear gastado puede modificar su estado de oxidación formando fases sólidas secundarias de uranio (VI). Estas fases tienen potencialmente la capacidad de retención de radionucleidos mediante mecanismos de adsorción, constituyendo una barrera más a la migración de los mismos hacia la biosfera. Para entender este hecho se ha analizado los fenómenos de adsorción de cesio en dos fases secundarias de uranio (VI): uranofana y soddyíta, estudiando la cinética de la reacción, la dependencia con el pH y las isotermas de adsorción. En base a los resultados obtenidos se puede observar que se produce el fenómeno de adsorción de cesio tanto en uranofana como en soddyíta. Ambos sólidos presentan una velocidad de reacción rápida. En lo que concierne a la cantidad adsorbida, la soddyíta tiene una mayor capacidad que la uranofana en los medios iónicos analizados. Además, más del 50% de la adsorción se produce para pH’s alcalinos, típicos de las aguas subterráneas. El modelo que mejor describe los procesos de adsorción es la isoterma de Freundlich, salvo el caso de soddyíta en medio iónico 0,01 mol·dm-3 NaClO4, donde se describe mejor con la isoterma de Langmuir.