Los investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) han utilizado tecnología de modelado SIMULATIVO para estudiar cómo se pueden almacenar de forma segura los residuos nucleares radiactivos bajo tierra.

En colaboración con investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (LBNL) de Estados Unidos y de la Universidad de Orléans en Francia, el equipo aplicó el uso de un software de modelado predictivo llamado CrunchODiTi para simular cómo se comportan y se mueven los desechos nucleares en depósitos naturales y artificiales.

CrunchODiTi fue desarrollado por Christophe Tournassat, profesor de la Universidad de Orléans, y Carl Steefel, científico senior de LNBL, y se basa en un código CrunchFlow desarrollado originalmente por Steefel.

La investigación para este estudio fue realizada por Tournassat, Steefel, la profesora asistente del MIT Haruko Wainwright y el candidato a doctorado del MIT Dauren Sarsenbayev.

La investigación se basa en el trabajo en desarrollo del Proyecto Mont Terri con sede en Suiza, un esfuerzo de investigación internacional que busca la caracterización, específicamente la permeabilidad y difusividad, de una formación de arcilla llamada arcilla Opalinus.

Wainwright afirmó: «Esta investigación, que combina computación y experimentación, es importante para mejorar nuestra confianza en las evaluaciones de seguridad de la eliminación de residuos».

El proyecto Mont Terri ha realizado un trabajo exhaustivo desde 1995. El estudio del MIT se centró específicamente en el experimento de interacción-difusión cemento-arcilla (CI-D) de 13 años de duración. CrunchODiTi aporta una nueva capa de caracterización a la investigación al incluir los efectos electrostáticos en las formaciones arcillosas.

La interacción electrostática se refiere a las fuerzas entre partículas cargadas y esta investigación examina sus efectos sobre los minerales arcillosos cargados negativamente dentro de los depósitos de desechos.

Para probar la precisión del software de simulación, los investigadores utilizaron un pozo en Mont Terri para inyectar radiotrazadores (como agua tritiada no cargada [HTO] y un isotopólogo del anión cloruro) en la barrera de cemento incrustada dentro de la arcilla Opalinus.

Los investigadores se centraron en una zona de un centímetro de espesor entre el radiotrazador y el cemento-arcilla, llamada piel, y compararon sus efectos con los datos proporcionados por el software de simulación.

Los investigadores predijeron con éxito el impacto de los residuos radiactivos en las formaciones de arcilla, así como la interacción entre diferentes tipos de materiales en este entorno a lo largo del tiempo.

Sarsenbayev dijo: “Es interesante cómo los fenómenos a pequeña escala en la 'capa' entre el cemento y la arcilla, cuyas propiedades físicas y químicas cambian con el tiempo, podrían usarse para conciliar los datos experimentales y de simulación”.

Los investigadores dicen que el software ahora podría reemplazar modelos más antiguos utilizados para evaluaciones de seguridad y rendimiento, ofreciendo más datos para decidir qué tipo de material sería más apropiado para transportar desechos nucleares en depósitos geológicos específicos.

Sarsenbayev añadió: «Estos modelos nos permiten observar el destino de los radionucleidos a lo largo de milenios. Podemos utilizarlos para comprender las interacciones en lapsos que varían desde meses y años hasta millones de años».

El equipo espera que su investigación proporcione a los responsables políticos y al público una mayor comprensión del futuro de la eliminación de residuos nucleares.