Grupo Quiane estuda as propriedades dos lantanídeos presentes em resíduos nucleares

CGP/DICYT O Grupo de Investigação em Química Analítica e Eletroquímica de Materiais (Quiane) da Universidade de Valladolid estuda as propriedades e o comportamento dos lantanídeos (LNS), elementos presentes nos resíduos nucleares cuja separação seria determinante para diminuir sua toxicidade e possibilitar a reciclagem. Atualmente, como lembrou em declarações a DiCYT Enrique Barrado Esteban, responsável da equipe de cientistas, existe um enorme interesse a nível mundial no desenvolvimento tecnológico de um novo ciclo do combustível nuclear, denominado “avançado”.

“Existe uma corrida enorme entre Estados Unidos, Europa e Japão sobre o combustível nuclear irradiado. Uma vez que o combustível é utilizado são gerados resíduos que ocasionam o problema da energia nuclear. Se está tentando reduzir a toxicidade destes resíduos, nos quais aparecem uma série de elementos químicos chamados lantanídeos e que atrapalham muitíssimo”, assegura o pesquisador, explicando que é necessário separar estes elementos dos actinídeos, fundamentalmente urânio e plutônio.

Se isto acontecer “seriam gerados resíduos que poderiam ser reciclados, o que diminuiria enormemente sua toxicidade”, diz o coordenador do Quiane. Em concreto, a reciclagem ou destruição dos actinídeos (ANS) presentes nos combustíveis irradiados, convertendo-lhes em núcleos estáveis ou de vida curta, reduziria o volume dos resíduos, seu inventário radiotóxico, assim como seu tempo de armazenamento, o que possibilitaria, ao mesmo tempo, o risco de proliferação nuclear. No entanto, antes é necessário separar os actinídeos minoritários de outros produtos de fissão, especialmente dos lantanídeos.

A separação dos actinídeos minoritários dos lantanídeos é uma tarefa complexa devido à quantidade de LNS, os produtos de fissão e a similaridade entre suas propriedades químicas. Assim, o grupo de Valladolid realiza “estudos básicos sobre o comportamento e as propriedades destes elementos, com o fim de poder eliminar-los do combustível nuclear”. Esta linha de pesquisa está dirigida por Yolanda Castrillejo e foi iniciada através de uma colaboração com Ciemat-Enresa.

Uso de sais fundidos

O grupo considera que os esquemas de separação piroquímica utilizando sais fundidos e metais fundidos parecem ser os mais “adequados” para uma reciclagem homogênea dos actinídeos. Tais métodos de reprocesso (processado pela segunda vez) podem ser concebidos mediante uma análise termodinâmica baseada em um conhecimento profundo da química e eletroquímica dos actinídeos e lantanídeos em sais fundidos, no qual é importante que depois de vários ciclos de separação o sal fundido deve passar por uma descontaminação de outros produtos de fissão que foram acumulando-se nele.

Neste campo, os pesquisadores da Universidade de Valladolid tem trabalhado em um Programa de Pesquisa que contempla duas etapas: a obtenção seletiva de actinídeos e a extração de lantanídeos para a descontaminação do meio salino. Os estudos concentram-se na aquisição de dados básicos de lantanídeos leves e pesados que permitam um desenho conceitual e uma valorização das etapas que compõem o reprocesso, como são a separação, a eletroextração via cátodos inertes e reativos, a extração com metais líquidos, a dissolução seletiva ou separação de dois sólidos dissolvidos.

Prêmio à melhor comunicação

Em 2007, no marco da XIV Reunião da Sociedade Espanhola de Química Analítica, o grupo apresentou uma comunicação na qual detalhavam-se as propriedades químicas e o comportamento eletroquímico de lantanídeos leves em uma mistura eutética (combinação de dois componentes de tal forma que o ponto de fusão é o mais baixo possível). No trabalho pôs-se de manifesto que as condições mais adequadas para promover solubilizações ou precipitações seletivas dos óxidos e oxicloretos dos lantanídeos estudados podem ser previstas utilizando um tipo de diagrama denominado Pourbaix. Para a construção destes diagramas necessitam-se potenciais normais aparentes dos diversos sistemas eletroquímicos e informação acerca da estabilidade dos diferentes cloretos e oxicloretos.