SECRETARÍA
DE ENERGÍA
NORMA Oficial Mexicana NOM-021-NUCL-1996, Requerimientos
para las pruebas de lixiviación para especímenes de desechos radiactivos
solidificados.
Al margen un sello con el
Escudo Nacional, que dice: Estados Unidos Mexicanos.- Secretaría de Energía.
Norma Oficial Mexicana
NOM-021-NUCL-1996, Requerimientos para las pruebas de lixiviación para
espécimenes de desechos radiactivos solidificados.
La Secretaría de Energía,
por conducto de la Comisión Nacional de Seguridad Nuclear y Salvaguardias, con
fundamento en los artículos 33 fracción X de la Ley Orgánica de la
Administración Pública Federal; 38 fracción II, 40 fracción I, 46 fracción II y
47 fracción I de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización; 1o., 4o., 18
fracciones III, IV, VII y VIII, 19, 27, 32 y 50 fracciones III, XI, XII y XIII
de la Ley Reglamentaria del artículo 27 Constitucional en Materia Nuclear; 1o.,
2o., 3o., 4o. y 202 del Reglamento General de Seguridad Radiológica, y
CONSIDERANDO
Que el Plan Nacional de
Desarrollo plantea diversas estrategias prioritarias entre las que destacan:
dar gran impulso al desarrollo de la metrología, las normas y los estándares;
consolidar e integrar la normatividad en materia de protección ambiental, y
estimular la actualización y difusión de tecnologías limpias.
Que la Ley Reglamentaria
del artículo 27 Constitucional en Materia Nuclear establece que el Ejecutivo
Federal, por conducto de la Secretaría de Energía, regulará la seguridad
nuclear, la seguridad radiológica, la seguridad física y las salvaguardias, así
como vigilará el cumplimiento de tales regulaciones.
Que las reformas a la Ley
Orgánica de la Administración Pública Federal, publicadas en el Diario
Oficial de la Federación el 28 de diciembre de 1994, delimitaron las
facultades de la nueva Secretaría de Energía, a cuyo cargo corre la facultad de
expedir las normas oficiales mexicanas en materia de seguridad nuclear y
salvaguardias, incluyendo lo relativo al uso, producción, explotación,
aprovechamiento, transportación, importación y exportación de materiales
radiactivos.
Que con el fin de implantar
adecuadamente las medidas de protección radiológica, es necesario establecer
los requisitos mínimos para realizar las pruebas de lixiviación a los bultos
que contengan desechos radiactivos, expide la siguiente:
Norma Oficial Mexicana
NOM-021-NUCL-1996, Requerimientos para las pruebas de lixiviación para
espécimenes de desechos radiactivos solidificados
Para estos efectos, esta
Norma Oficial Mexicana entrará en vigor al día siguiente de su publicación en
el Diario Oficial de la Federación.
Sufragio Efectivo. No
Reelección.
México, D.F., a 2 de junio
de 1997.- El Director General de la Comisión Nacional de Seguridad Nuclear y
Salvaguardias, Miguel Medina Vaillard.- Rúbrica.
PREFACIO
En la elaboración de la presente Norma Oficial
Mexicana participaron las siguientes instituciones y organismos:
SECRETARIA DE ENERGIA
• Dirección General de Recursos Energéticos y
Radiactivos
• Dirección General de Asuntos Jurídicos
SECRETARIA DE SALUD
• Dirección General de Salud Ambiental
• Dirección General de Control Sanitario de Bienes y
Servicios
• Dirección General de Control de Insumos para la Salud
SECRETARIA DE GOBERNACION
• Dirección General de Protección Civil
SECRETARIA DEL MEDIO AMBIENTE, RECURSOS NATURALES Y
PESCA
Instituto Nacional de Ecología
• Dirección General de Residuos, Materiales y Riesgo
SECRETARIA DEL TRABAJO Y PREVISION SOCIAL
• Dirección General de Seguridad e Higiene en el
Trabajo
SECRETARIA DE COMERCIO Y FOMENTO INDUSTRIAL
• Dirección General de Normas
COMISION FEDERAL DE ELECTRICIDAD
• Gerencia de Centrales Nucleoeléctricas
INSTITUTO NACIONAL DE INVESTIGACIONES NUCLEARES
INSTITUTO DE INVESTIGACIONES ELECTRICAS
SOCIEDAD MEXICANA DE MEDICINA NUCLEAR
SOCIEDAD NUCLEAR MEXICANA, A.C.
SOCIEDAD MEXICANA DE SEGURIDAD RADIOLOGICA, A.C.
INDICE
0. INTRODUCCION
1. OBJETIVO
2. CAMPO DE APLICACION
3. REFERENCIAS
4. DEFINICIONES
5. REQUERIMIENTOS
6. REPORTE DE LA PRUEBA
7. CONCORDANCIA
8. BIBLIOGRAFIA
9. OBSERVANCIA
0. Introducción
La cuantificación de las características de
lixiviación de los bultos de desechos radiactivos solidificados, requiere de
una metodología práctica y estandarizada que permita evaluar la capacidad de
los bultos para no rebasar los límites de liberación de los radionúclidos,
cuando el agua entra en contacto con éstos.
Para lo anterior es necesario establecer los índices
de lixiviación de los radionúclidos liberados de bultos de desechos radiactivos
solidificados, bajo condiciones controladas y ante un lixiviante definido, lo
cual es el motivo del desarrollo de la presente Norma.
1. Objetivo
Esta Norma Oficial Mexicana establece los
requerimientos bajo los cuales se debe efectuar la prueba de lixiviación por
agua en especímenes de desechos radiactivos solidificados de nivel bajo.
2. Campo de aplicación
Esta Norma Oficial Mexicana aplica a bultos de tamaño
natural y especímenes pequeños, de desechos radiactivos de nivel bajo,
solidificados y homogéneos.
3. Referencias
Para una mejor comprensión de la presente Norma,
deben consultarse las siguientes normas oficiales mexicanas vigentes:
3.1 NOM-004-NUCL-1994,
Clasificación de los desechos radiactivos.
3.2 NOM-019-NUCL-1995,
Requerimientos para los bultos de desechos radiactivos de nivel bajo para su
almacenamiento definitivo cerca de la superficie.
3.3 NOM-008-SCFI-1993,
Sistema general de unidades de medida.
4. Definiciones
Para los efectos de esta Norma se entiende por:
4.1 Lixiviación
Es la extracción por disolución de un material
soluble ocluido en un sólido por un solvente líquido, mecanismo basado en la
transferencia de masa.
4.2 Lote
Es la cantidad de desecho radiactivo solidificado
bajo un proceso bien definido, perfectamente segregado y que posee
características físicas, químicas y radiológicas bien conocidas.
4.3 Taladrado
de corazón
La extracción de muestras (en forma cilíndrica), de
un sólido mediante un sistema de corte en seco o utilizando agentes lubricantes.
5. Requerimientos
5.1 Antes
de la prueba de lixiviación se deben cumplir los siguientes requerimientos:
5.1.1 El
agua para la lixiviación debe ser desmineralizada, con una conductividad máxima
de 150 µS/m, contenido total de carbono orgánico de 3ppm y pH igual a 7.5±0.5.
La lixiviación del espécimen debe de efectuarse en
condiciones fijas, a presión atmosférica, a una temperatura de 25ºC ± 1ºC, y
para un tiempo determinado.
5.1.2 Del
recipiente de prueba.
5.1.2.1 El
material de construcción del recipiente de prueba:
a) No debe
reaccionar químicamente con el agua.
b) Debe
ser resistente a la irradiación recibida durante la prueba.
c) Debe
absorber el menor número posible de iones inactivos, activos, partículas
presentes en el agua, o extraídas del espécimen.
Pueden emplearse materiales como
politetrafluoroetileno, polimetilpenteno y polipropileno que cumplan con las
características anteriores.
5.1.2.2 Las
dimensiones del recipiente de prueba deben cumplir con la siguiente relación:
0.1mQS0.2m1<<
donde, Q1 es el volumen inicial del agua en m3, y S
es la superficie geométrica expuesta del espécimen en m2.
5.1.2.3 En
todos los casos, las dimensiones del recipiente de prueba deben ser tales, que
los especímenes pequeños sean circundados por al menos 1 cm de agua en
todas sus superficies, esta distancia se incrementará
a 10 cm para especímenes de tamaño natural.
5.1.2.4 El
soporte de descanso para los especímenes, debe ser tal que la superficie de
contacto entre el espécimen y el soporte sea tan pequeña como sea posible y no
reaccionen químicamente.
5.1.3 De
la obtención de los especímenes.
5.1.3.1 Especímenes
pequeños.
Deben ser de forma cilíndrica recta con diámetros
entre 50 y 200 mm (la dimensión de 80 mm ± 5 mm es la recomendable para los
diámetros y la altura).
Estos pueden ser obtenidos:
a) Por preparación en el laboratorio.
b) Tomados antes del endurecimiento del material
solidificante, de las líneas de producción o planta piloto.
c) Mediante un taladrado de corazón del material
solidificante ya endurecido.
5.1.3.2 Especímenes
de tamaño natural.
Estos especímenes pueden ser obtenidos mediante:
a) Preparación en el laboratorio con las proporciones de
los diferentes componentes y bajo las condiciones representativas del proceso
de manufacturación, o
b) Tomados de los lotes de bultos, originados en las
líneas de producción o planta piloto. La prueba debe ejecutarse sobre el
desecho solidificado, removido de su contenedor.
5.1.4 De
la preparación de los especímenes.
5.1.4.1 Especímenes
de cemento y concreto.
a) Moldeado.
Se deben
registrar en el reporte de la prueba las condiciones de moldeado y
almacenamiento (tiempo, temperatura y humedad).
b) Taladrado de corazón.
Cuando
el espécimen se obtiene de un bulto de tamaño natural, la muestra se debe tomar
después del endurecimiento, preferiblemente, por un taladrado de corazón en
seco. Este procedimiento también es aplicable a especímenes con solidificantes
compuestos.
5.1.4.2 Especímenes
de polímero.
a) Moldeado.
Los
especímenes pequeños deben prepararse en moldes después de mezclar el material
solidificante y el desecho radiactivo en el laboratorio, o de muestras tomadas
de las líneas de producción, después de lo cual deben ser curados bajo las mismas
condiciones de tiempo y temperatura de polimerización que los bultos de tamaño
natural.
b) Taladrado de corazón.
Cuando
se aplica un lubricante, tal como el agua, para facilitar la extracción de la
muestra, debe verificarse y minimizarse en lo posible algún efecto eventual del
lubricante sobre la muestra o el corazón del bulto.
5.1.4.3 Especímenes
de bitumen.
a) Moldeado.
Para
prevenir que el material solidificado se adhiera a las paredes del molde, éste
debe ser previamente cabeceado o internamente forrado con papel encerado.
b) Taladrado de corazón.
Las
muestras deben ser tomadas de la misma forma que las muestras de polímero y de
cemento.
5.1.4.4 Especímenes
cerámicos.
Deben ser de una sola pieza, cúbicos o cilíndricos.
5.1.5 De la
determinación de la Actividad Inicial (Ao).
La actividad inicial debe determinarse para cada
radionúclido o familia de radionúclidos por alícuota representativa del
espécimen, por métodos de análisis y medición adecuados a la naturaleza y nivel
de intensidad de la radiación emitida.
Se debe tener especial cuidado de que la exactitud de
las mediciones de la actividad inicial, sea por lo menos equivalente a la
obtenida en las mediciones de la actividad extraída por lixiviación.
5.2 Durante
la prueba de lixiviación se deben observar los requerimientos siguientes:
5.2.1 El
recipiente se debe cubrir para evitar la pérdida de más del 10% del volumen
total del agua por evaporación; la temperatura y el volumen del agua deben ser
monitoreados y controlados constantemente.
5.2.2 Del
número de especímenes evaluados.
a) Especímenes
pequeños.
Las pruebas de resistencia a la lixiviación deben
realizarse como mínimo sobre tres especímenes, los cuales deben tomarse por lo
menos de dos lotes manufacturados, durante un año.
b) Especímenes
de tamaño natural.
Las pruebas de resistencia a la lixiviación deben ser
realizadas sobre dos especímenes, tomados de diferentes lotes manufacturados,
durante un año.
5.2.3 De
la renovación del líquido de lixiviación.
Al inicio de la prueba de lixiviación y de cada uno
de los ciclos subsecuentes, el espécimen debe sumergirse en el recipiente de
prueba, conteniendo el líquido lixiviante con las características especificadas
en el punto 5.1.1.
5.2.3.1 Al
final de cada ciclo, cuya duración se establece en el punto 5.2.4, el espécimen
debe retirarse del recipiente y transferirse inmediatamente hacia otro idéntico
para el siguiente ciclo.
5.2.3.2 El
agua debe recolectarse para recuperar el material en suspensión.
5.2.3.3 Un
lavado a chorro o método similar de descontaminación se debe realizar para
remover cualquier material depositado o absorbido sobre las paredes del
recipiente. Una verificación de la contaminación radiactiva sobre las
superficies, es un medio adecuado para verificar la efectividad de esta
remoción.
5.2.4 De
la duración de los ciclos de lixiviación.
Cada ciclo debe iniciarse con el cambio del agua,
dichos cambios deben observar el orden siguiente:
a) Al
inicio de la prueba, durante la primera semana se tienen tres ciclos, al
primero, tercero y séptimo día.
b) Después,
los ciclos son cada tres días para la segunda semana y de una vez para la
tercera, cuarta, quinta y sexta semanas. Posteriormente el ciclo se realiza una
vez cada mes, durante los siguientes diez meses.
c) Los
ciclos mensuales pueden reducirse, una vez que se demuestre la experiencia
obtenida en la comprensión de los mecanismos de lixiviación.
5.3 Una
vez efectuada la prueba de lixiviación, se debe realizar lo siguiente:
5.3.1 Análisis.
a) Los
diferentes radionúclidos contenidos en el desecho, generalmente se lixivian a
diferentes velocidades, por lo cual se debe efectuar la medición de los
radionúclidos presentes en el espécimen, líquidos y suspensiones recuperadas
después de cada ciclo.
b) En
todos los casos, se debe realizar un análisis químico general de las
substancias insolubles y solubles y los depósitos sobre las paredes del
recipiente de prueba.
c) Se
deben realizar sobre las soluciones recuperadas los análisis necesarios para
determinar su pH, formación de sales y especies iónicas.
5.3.2 Cálculos
y resultados.
Las propiedades que deben ser estudiadas en forma
particular son:
a) La
fracción de actividad lixiviada (FL).
b) La
fracción anual de actividad lixiviada (FAL).
c) La
velocidad promedio de lixiviación en un estado permanente o semipermanente.
5.3.2.1 Fracción
de actividad lixiviada o índice de lixiviación.
La fracción de actividad lixiviada se debe calcular
al final de cada ciclo "i" (secuencial).
a) La fracción de actividad lixiviada, para cada
radionúclido, es dada después del tiempo de lixiviación .ti, por la siguiente
formula:
donde:
ai, es la actividad (en becquerels) liberada durante el nivel de operación
"i".
Ai, es la actividad inicial del espécimen calculada para el tiempo to+.ti, to (en segundos) representa el tiempo de inicio
de la prueba de lixiviación.
b) Si la
vida media del radionúclido involucrado es mayor de 10 años, Ai debe
considerarse igual a Ao, siendo Ao la actividad del espécimen en el tiempo to.
5.3.2.2 Fracción
anual de actividad lixiviada.
La fracción anual de actividad lixiviada se expresa
por la siguiente aproximación:
que es la suma de las fracciones liberadas durante un
año de lixiviación en un estado permanente o semipermanente.
a) La fase
inicial de lixiviación cuya duración generalmente no excede los 90 días, no
debe considerase en la determinación de la fracción anual de actividad
lixiviada, ya que la fracción de actividad liberada durante esta fase inicial,
es menor que la fracción anual de actividad lixiviada calculada de la velocidad
de lixiviación límite.
b) En el
caso donde la fracción anual de actividad lixiviada se obtiene de un espécimen
de tamaño diferente al inicial, se debe introducir un factor de corrección,
asumiendo una velocidad de lixiviación igual para el espécimen actual y el
inicial; por lo que, la fracción anual de actividad lixiviada se expresa:
donde:
V1, es el volumen inicial del espécimen,
en m3.
S1, es el área inicial de la superficie
del espécimen, expuesta al líquido, en m2.
S, es el área del actual espécimen solidificado, en m2
V, es el volumen del actual espécimen solidificado,
en m3.
5.3.2.3 Velocidad
media de lixiviación en régimen casi permanente.
La velocidad media de lixiviación se debe calcular
después de una fase inicial de lixiviación. Esta se expresa para cada
radionúclido, por la siguiente fórmula:
donde:
Ro, es la velocidad media de lixiviación de un
espécimen de tamaño natural.
es la fracción anual de
actividad lixiviada (FAL), con la eventual corrección por el efecto de escala.
V, es el volumen inicial del material solidificado,
en m3.
S, es el área geométrica inicial del espécimen
expuesta al líquido, en m2.
es la duración total de la
prueba de lixiviación, en segundos.
5.3.2.4 Exactitud
de las mediciones.
El número de mediciones, el volumen de la muestra de
agua tomada del recipiente de prueba y el tiempo de conteo, deben establecerse
de tal forma que se obtenga el mismo error relativo en cada determinación.
5.3.2.5 Interpretación
de resultados.
a) El
valor tomado para la prueba debe ser la media aritmética de los resultados
obtenidos con los diferentes especímenes.
b) En caso
de que un resultado exceda en un 50% o más el valor de la velocidad promedio de
lixiviación, debe realizarse una prueba adicional para determinar el valor a
considerar para la prueba o para determinar que el resultado no es
representativo.
6. Reporte de la prueba
El reporte de laboratorio de la prueba de lixiviación
debe incluir:
a) La
identificación precisa del espécimen y/o bulto al que pertenece.
b) Método
de preparación u obtención del espécimen.
c) Métodos
de medición utilizados.
d) Para
cada radionúclido analizado, los resultados deben presentarse en forma de
tablas y gráficas, las cuales pueden ser complementadas con unidades de uso
general, colocadas entre corchetes.
e) Fecha
de la última calibración de los dispositivos y equipos de medición y prueba.
f) Nombre
de la(s) persona(s) que realizaron la prueba.
g) Nombre
y firma del responsable de la prueba.
h) Fecha
de la prueba.
7. Concordancia
No es posible establecer concordancia con normas
internacionales, por no existir referencia en el momento de preparar la
presente.
8. Bibliografía
8.1 Francia.
Ministere de L'industrie, des P. & T et du Tourisme. Service Central de
Surete des Installations Nucleaires. 1986. Basic Safety Rules, Rule No.
111.2.e. Part III: Production. Inspection and Processing of Efluents and Waste.
Chapter 2: Solid Waste SIN París No. 3948/86.
8.2 ISO
6961, Long-term leach testing of solidified radioactive waste forms. 1982.
9. Observancia
La presente Norma es de observancia obligatoria en
todo el territorio nacional y corresponde a la Secretaría de Energía, por
conducto de la Comisión Nacional de Seguridad Nuclear y Salvaguardias, la
vigilancia de su cumplimiento.