Aplicaciones de tratamiento de residuos radiales

El ion amonio se forma cuando el pH es inferior a 9 (preferiblemente inferior a 8). El amonio es un catión monovalente. Las resinas catiónicas como CG8 y CG10 tienen una selectividad modesta por el ion amonio en comparación con el sodio, pero una selectividad pobre en comparación con iones de dureza como el calcio y el magnesio. SIR-600 tiene una selectividad muy alta para el amonio pero una capacidad bastante baja y requiere una dosis de sal bastante grande (normalmente al menos 30 libras de NaCl por pie cúbico).

El antimonio es un elemento químico con símbolo Sb (del latín: stibium) y número atómico 51. Un metaloide gris brillante, se encuentra en la naturaleza principalmente como mineral de sulfuro estibina (Sb2S3). Los compuestos de antimonio se conocen desde la antigüedad y se utilizaban en polvo como medicina y cosmética, a menudo conocidos con el nombre árabe de kohl. También se conocía el antimonio metálico, pero tras su descubrimiento se identificó erróneamente como plomo. En Occidente, Vannoccio Biringuccio lo aisló por primera vez y lo describió en 1540.

Durante algún tiempo, China ha sido el mayor productor de antimonio y sus compuestos, y la mayor parte de la producción proviene de la mina Xikuangshan en Hunan. Los métodos industriales para refinar el antimonio son la tostación y la reducción con carbón o la reducción directa de estibina con hierro.

El antimonio puro es un metal blando y quebradizo. El antimonio forma compuestos similares a su elemento hermano, el arsénico, y se encuentra más comúnmente en su estado de oxidación +3. Las aplicaciones más importantes del antimonio metálico son una aleación con plomo y estaño y las placas de plomo y antimonio en baterías de plomo-ácido. Las aleaciones de plomo y estaño con antimonio tienen propiedades mejoradas para soldaduras, balas y cojinetes lisos. También se utiliza como componente en retardantes de fuego y en ciertas síntesis químicas orgánicas.

Los híbridos de aniones de base fuerte a base de hierro son eficaces para eliminar el antimonio de las aguas boradas que se encuentran en las plantas de energía nuclear.

El cesio o cesio es un elemento químico con símbolo Cs y número atómico 55. Es un metal alcalino blando, de color dorado plateado, con un punto de fusión de 28,5 °C (83,3 °F), lo que lo convierte en uno de los cinco metales elementales que son líquidos a temperatura ambiente o cerca de ella. El cesio tiene propiedades físicas y químicas similares a las del rubidio y el potasio. Es el elemento menos electronegativo.

Tiene un solo isótopo estable, el cesio-133. El cesio se extrae principalmente de la polucita, mientras que los radioisótopos, especialmente el cesio-137, un producto de fisión, se extraen de los desechos producidos por los reactores nucleares.

El químico alemán Robert Bunsen y el físico Gustav Kirchhoff descubrieron el cesio en 1860 mediante el método recientemente desarrollado de espectroscopia de llama. Las primeras aplicaciones a pequeña escala del cesio fueron como “captador” en tubos de vacío y células fotoeléctricas. En 1967, basándose en la prueba de Einstein de que la velocidad de la luz es la dimensión más constante del universo, el Sistema Internacional de Unidades utilizó dos recuentos de ondas específicos de un espectro de emisión de cesio-133 para codefinir el segundo y el metro. Desde entonces, el cesio se ha utilizado ampliamente en relojes atómicos de alta precisión.

El cesio metálico es altamente reactivo tanto en el aire como especialmente en el agua, reaccionando explosivamente incluso a temperaturas tan bajas como -116 °C (-177 °F). El cesio forma exclusivamente un catión monovalente. Casi todas las sales de cesio son fácilmente solubles en agua.

SIR-600 tiene una selectividad extremadamente alta por el cesio. El cesio se captura mediante tamizado molecular además de a cambio. También se pueden utilizar resinas catiónicas en forma de hidrógeno, como CG8-H, pero su capacidad para eliminar el cesio está limitada por otros iones en solución. En general, cuando se utilizan resinas tipo SAC para eliminar el cesio, es necesario eliminar todos los demás cationes junto con el cesio.

El yodo radiactivo es un isótopo artificial con propiedades similares a otros isótopos de yodo. El radioyodo está presente en el agua en forma de yoduro. Como ion traza, puede eliminarse mediante varios tipos de resinas aniónicas de base fuerte, favoreciendo las aminas superiores. La plata y los medios impregnados de plata muestran una mayor afinidad por los yoduros.

El pertecnetato, Tc-99, es un compuesto técnico utilizado en algunas aplicaciones farmacéuticas de radioisótopos.

El radio es un elemento químico de símbolo Ra y número atómico 88. Es el sexto elemento del grupo 2 de la tabla periódica, también conocidos como metales alcalinotérreos. El radio puro es de color blanco plateado, pero se combina fácilmente con nitrógeno (en lugar de oxígeno) al exponerse al aire, formando una capa superficial negra de nitruro de radio (Ra3N2). Todos los isótopos del radio son altamente radiactivos, siendo el isótopo más estable el radio-226, que tiene una vida media de 1600 años y se desintegra en gas radón (específicamente el isótopo radón-222). Cuando el radio se desintegra, la radiación ionizante es un producto que puede excitar sustancias químicas fluorescentes y causar radioluminiscencia.

El radio es el producto hijo de la desintegración del uranio y es el metal alcalinotérreo más pesado. Fue descubierto en forma de cloruro de radio por Marie y Pierre Curie en 1898. Extrajeron el compuesto de radio de la uraninita y publicaron el descubrimiento en la Academia de Ciencias de Francia cinco días después. El radio fue aislado en su estado metálico por Marie Curie y André-Louis Debierne mediante la electrólisis del cloruro de radio en 1911. Tiene la propiedad de luminiscencia y alguna vez se usó para hacer que las esferas de los relojes brillaran en la oscuridad, así como para diversos productos de curandero.

El radio forma un catión divalente en el agua y puede eliminarse mediante resinas ablandadoras de agua, junto con otros iones de dureza. Excepto en el primer ciclo de agotamiento, la fuga de radio ocurre poco después de que ocurre la fuga de dureza, por lo tanto, la resina se usa como un suavizante común con regeneración de salmuera a intervalos regulares.

La resina catiónica macroporosa altamente reticulada ha extendido la operación del primer ciclo más allá de la ruptura de la dureza y se puede usar en aplicaciones de un solo uso cuando la dureza y el TDS no son demasiado altos. RSM-50 tiene sulfato de bario depositado en los poros de la resina. Primero se intercambia el radio y luego se transfiere al precipitante, lo que permite una carga mucho mayor y un rendimiento más prolongado.

Los niveles de sílice deben mantenerse en niveles muy bajos en el ciclo nuclear. La mayoría de los métodos de eliminación también eliminan el boro, que se utiliza en el sistema como moderador. Las formas especiales de resina de intercambio iónico borada eliminarán selectivamente la sílice en estos entornos y mantendrán el nivel de boro deseado.

Al igual que el cesio, el estroncio es un radionúclido producto de fisión que puede aparecer en aguas subterráneas impactadas.

El desarrollo de la energía nuclear dejó un legado de contaminación del agua subterránea en algunos lugares que incluye la presencia de algunos metales pesados ​​y cromatos.

El uranio es un elemento químico de símbolo U y número atómico 92. Es un metal de color blanco plateado de la serie de actínidos de la tabla periódica. Un átomo de uranio tiene 92 protones y 92 electrones, de los cuales 6 son electrones de valencia. El uranio es débilmente radiactivo porque todos sus isótopos son inestables (con vidas medias de los seis isótopos conocidos naturalmente, uranio-233 a uranio-238, que varían entre 69 años y 4.500 millones de años). Los isótopos más comunes en el uranio natural son el uranio-238 (que tiene 146 neutrones y representa más del 99%) y el uranio-235 (que tiene 143 neutrones). El uranio tiene el peso atómico más alto de los elementos primordiales. Su densidad es aproximadamente un 70% mayor que la del plomo y ligeramente menor que la del oro o el tungsteno. Se produce naturalmente en bajas concentraciones de unas pocas partes por millón en el suelo, las rocas y el agua, y se extrae comercialmente de minerales que contienen uranio, como la uraninita.

En la naturaleza, el uranio se encuentra como uranio-238 (99,2739–99,2752%), uranio-235. (0,7198–0,7202%) y una cantidad muy pequeña de uranio-234 (0,0050–0,0059%). Aunque el U238 es casi estable, el U235 es significativamente radiactivo y también fisible (puede soportar reacciones en cadena). El uranio se desintegra lentamente emitiendo una partícula alfa. La vida media del uranio-238 es de aproximadamente 4,47 mil millones de años y la del uranio-235 es de 704 millones de años, lo que los hace útiles para datar la edad de la Tierra.

El uranio en aguas potables se elimina fácilmente mediante una variedad de resinas aniónicas de base fuerte. Aunque las resinas aniónicas se consideran la mejor tecnología disponible para sistemas pequeños, su uso se complica por las limitaciones en la eliminación de desechos que contienen residuos de uranio.

El uranio se puede eliminar de los desechos mineros ácidos mediante una variedad de resinas catiónicas de ácido fuerte.