Este Proyecto se basa en el desarrollo de materiales de construcción optimizados para integrar residuos en su matriz, siguiendo dos vías, la primera, haciendo que materiales secundarios del mismo sector de la construcción o de otros sectores industriales que hoy en día van a vertederos, por ejemplo, escorias de horno alto, se conviertan en materiales de partida para la construcción, y la segunda, que residuos contaminantes, en este caso lodos radiactivos generados en la descontaminación de superficies metálicas durante las operaciones de desmantelamiento de instalaciones radiactivas o nucleares, sean inmovilizados en matrices de base cemento seguras y durables. Este Proyecto también aborda la aplicación de nuevos materiales (aceros inoxidables y pinturas anticorrosivas) para retrasar el inicio de la corrosión de los bidones metálicos que contienen los residuos radiactivos inmovilizados en cemento, ofreciendo una mayor protección y alargando su vida útil, partiendo de la premisa inicial de que las opciones planteadas han de ser compatibles con el sistema multi-barrera empleado en la actualidad para el almacenamiento de Residuos de Baja y Media Actividad (RBMA). Estas acciones tendrían consecuencias positivas para la seguridad, salud, economía y medioambiente. Por lo tanto, el Proyecto se engloba perfectamente en la prioridad temática de Clima, Energía y movilidad contempladas en el Plan Estatal de Investigación Científica, Técnica y de Innovación 2021-2023.
Para abordar este Proyecto se plantean los siguientes objetivos específicos:
- Objetivo 1: Selección de las matrices activadas alcalinamente con mayor capacidad de retención de radionucleidos estudiados en el proyecto IRINEMA (2019-T1/AMB-13672).
- Objetivo 2: Preparación y acondicionamiento del residuo que se utilizará a lo largo del proyecto. Para la preparación de los lodos, se optimizarán las mezclas de disoluciones y se elegirá el método de concentración más adecuado para poder alcanzar composiciones químicas representativas de un residuo real. El residuo se acondicionará en la pasta seleccionada previamente por sus mejores prestaciones químicas y mecánicas. Para ello, habrá que evaluar tanto la carga máxima de residuo que la pasta permite inmovilizar, manteniendo unas buenas prestaciones de servicio así como el método de acondicionamiento para lograr una distribución lo más homogénea posible en las probetas.
- Objetivo 3: Caracterización, evaluación y optimización de las pasta y morteros obtenidos de cementos activados alcalinamente y el cemento base portland con la incorporación de los lodos radiactivos. Esto se aborda a través de la implementación de técnicas multiensayo en estado fresco (EF), el estudio evalúa la evolución de las propiedades físico-químicas de los materiales. Esto permite la identificación de los momentos críticos durante la evolución de la microestructura hasta la rigidización del material y el establecimiento de un perfil de riesgo durante el proceso de endurecimiento, por las tensiones internas y la capacidad de soportarlas durante la etapa de maduración. Se realiza un estudio pormenorizado para seleccionar las cantidades adecuadas de residuo, sin que afecten las propiedades en estado fresco y que mejoren el resultado de la matriz en estado endurecido. En este Proyecto se plantea identificar los diferentes factores que influyen en las características mecánicas de los morteros mencionados, cuantificando su impacto e interrelaciones mediante el análisis estadístico de los datos experimentales.
- Objetivo 4: Evaluación de la protección de las pinturas anticorrosivas aplicadas en la superficie de los bidones de acero al carbono en contacto con las matrices cementantes que inmovilizan los lodos radiactivos. Se emplean dos pinturas anticorrosivas de tipo epoxi-poliamidoamina con pigmentos anticorrosivos de fosfato de zinc y aluminio, especialmente indicadas para instalaciones con altas exigencias de resistencias a ambientes agresivos y cuyo ámbito de aplicación engloba tanto al acero al carbono como a los aceros inoxidables, como alternativas a la pintura tradicional de tipo epoxi-fenólica. La capacidad protectora de estas pinturas, una vez aplicadas sobre el acero al carbono, se evalúa a través de técnicas electroquímicas. También se caracteriza la superficie de la pintura y de los productos de corrosión formados al finalizar el estudio.
- Objetivo 5: Caracterización de la interface acero al carbono-pintura/cemento (cementos alcalinos y cemento base Portland) a lo largo del tiempo en presencia de los lodos. Este objetivo permite monitorizar la evolución de la microestructura de la interface acero al carbono-pintura/cemento, obteniéndose información sobre qué matriz cementante puede retrasar de una forma más eficaz el inicio de la corrosión por la presencia del residuo, acorde a sus características físicas y químicas (distribución, tamaño y conexión de poros y alcalinidad de la disolución de los poros).
- Hito 1: Demostrar la protección de las pinturas aplicadas en los recipientes de acero al carbono empleados en el almacenamiento de RMBA frente a la corrosión provocada por el ambiente químico generado por los cementos alcalinos y los residuos inmovilizados.
- Objetivo 6: Estudio del comportamiento frente a la corrosión inducida en los recipientes metálicos de aceros inoxidables por la presencia de los lodos radiactivos inmovilizados en los cementos activados alcalinamente y en el cemento base Portland a través de técnicas electroquímicas. Se emplean tres aceros inoxidables diferentes, un acero inoxidable austenítico (EN 1.4404) y dos aceros dúplex (EN 1.4462 y 1.4482), suministrados por la empresa ACERINOX. El acero austenítico se caracteria por contener entre un 16-18% de cromo y un 10-13% de níquel, mientras que los dúplex, el contenido de cromo está comprendido entre un 20% y un 23% y el níquel está entre 4,5-6,5% para el 1.4462 y entre 1-3% para el 1.4482. Los aceros EN 1.4404 y 1.4462 son seleccionados porque presentan un mayor porcentaje en molibdeno (2-3,5%), elemento muy eficaz para mejorar la resistencia a la corrosión localizada de los aceros inoxidables en presencia de iones agresivos. Los tres aceros presentan diferentes composiciones y su respuesta frente a los procesos de corrosión estudiados en este Proyecto pueden ser distintas y se seleccionará el más efectivo. También se caracteriza la superficie de los aceros inoxidables y los productos de corrosión formados al finalizar el estudio.
- Objetivo 7: Caracterización de la interface acero inoxidable/cemento (cementos alcalinos y cemento base Portland) a lo largo del tiempo en presencia de los lodos. Este objetivo permite monitorizar la evolución de la microestructura de la interface acero inoxidable/cemento, obteniéndose información sobre qué matriz cementante puede retrasar de una forma más eficaz el inicio de la corrosión por la presencia del residuo, acorde a sus características físicas y químicas.
- Hito 2: Demostrar, por una parte, la estabilidad de las matrices activadas alcalinamente tras el acondicionamiento de los residuos subrogados, por otro lado, evaluar la interacción de éstas con los distintos tipos de aceros inoxidables a estudiar. Selección del acero inoxidable más adecuado para esta finalidad.
