Repositório tipo poço tubular profundo (borehole)

A deposição em poços tubulares profundos tipo borehole é vantajosa tanto do ponto de vista tecnológico como de segurança. Nos últimos 35 anos, muitos conceitos diferentes de deposição de rejeitos em borehole foram propostos, mas poucos foram além de projetos de engenharia iniciais (GIBB, 2016).

Um projeto de deposição tipo borehole tem um custo menor do que outros projetos de deposição geológica profunda, sua implementação é mais fácil e possui segurança radiológica e operacional em longo prazo adequada. Além disso, é conceitualmente simples, fácil de ser construído e instalado em qualquer sítio e pouco intrusivo ao meio ambiente. A possibilidade de intrusão humana é reduzida devido à área superficial pequena desse repositório (OJOVAN et al., 2003; DAYAL, 2004; VICENTE, 2007).

Dentre os vários conceitos propostos, destacam-se os estudados pelos Estados Unidos, Inglaterra e Suécia. Nesses países, vários tipos de borehole foram estudados para deposição de cápsulas contendo estrôncio e césio em altas concentrações e atividades, combustíveis usados de diferentes tamanhos, rejeitos de reprocessamento do ciclo do

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combustível nuclear vitrificados, etc. As profundidades totais desses boreholes variaram entre 4 e 6 quilômetros e com diâmetros entre 216 e 840 mm (COCHRAN e HARDIN, 2016; GIBB, 2016; GRUNDFELT et al., 2016; TRAVIS e GIBB, 2016; FREEZE e GUNTER, 2017; PRICE et al., 2017)

A Gerência de Rejeitos Radioativos (GRR) do IPEN-CNEN/SP iniciou há alguns anos um projeto para deposição de FRSD em repositórios tipo borehole. O conceito original consistia na construção de um poço de cerca de 300 a 400 metros de profundidade, com um encamisamento de aço e o condicionamento das FRSD em contêineres de chumbo fechados dentro desse tubo de aço. O espaço anular entre o tubo de aço e a formação geológica seria preenchido com pasta de cimento Portland (VICENTE et al., 2004; VICENTE, 2007). A Figura 1.4 representa um esboço do conceito originalmente proposto pela GRR e a Figura 1.5 detalhes da colocação das FRSD no repositório.

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Figura 1.5 – Detalhe da colocação das FRSD no conceito da GRR.

Concomitantemente com o projeto desenvolvido pela GRR, a AIEA

desenvolveu um projeto com a Companhia Sul Africana de Energia Nuclear (NECSA, sigla em inglês para South African Nuclear Energy Corporation) para a

deposição de FRSD em repositório tipo borehole em países sem programa nuclear desenvolvido (i.e. países que não possuem usinas nucleares para geração de energia). Esse projeto foi batizado de BOSS (da sigla em inglês para Borehole Disposal of Disused

Sealed Sources) (IAEA, 2011b).

No conceito proposto do BOSS, as FRSD são colocadas dentro de uma cápsula de aço, e esta cápsula dentro de um contêiner de aço, que por sua vez, é colocado dentro de um encamisamento de polietileno de alta densidade e este dentro do furo do poço. O espaço entre a cápsula e o contêiner, entre o contêiner e o tubo de encamisamento e entre o tubo de polietileno e a formação geológica são preenchidos com argamassa de cimento Portland. A Figura 1.6 representa um esboço do conceito proposto pela IAEA e a Figura 1.7 detalhes da colocação das fontes nos contêineres de aço dentro do poço (IAEA, 2011b).

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Figura 1.6 – O Conceito BOSS de borehole desenvolvido pela IAEA. Fonte (IAEA, 2011b).

Figura 1.7 – Detalhes do encapsulamento das FRSD no conceito da IAEA.

O conceito BOSS possui algumas vantagens em relação ao conceito da GRR, entre elas a análise de segurança preliminar já realizada e publicada em relatórios da

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AIEA, o fato do conceito ser respaldado por grupo internacional de especialistas, estar em estado de implementação em alguns países membros da AIEA e poder ser implementado em diversos meios geológicos diferentes. No entanto, a principal desvantagem do BOSS é que ele é adequado para um inventário reduzido de fontes e para deposição de todo o inventário brasileiro, seriam necessárias algumas dezenas de poços. A altura da zona de deposição total para deposição de todo o inventário brasileiro em um borehole tipo BOSS seria em torno de 2.500 metros. Por esta razão, a GRR propôs algumas adaptações ao conceito original do BOSS para se adequar ao problema brasileiro. A Figura 1.8 apresenta um esquema da proposta do GRR à adaptação do BOSS (FERREIRA et al., 2017a).

Figura 1.8 – Detalhes da adaptação do conceito BOSS proposto pelo GRR.

Na proposta de adaptação feita pela GRR, as FRSD seriam colocadas diretamente nos contêineres, sem a utilização da cápsula. Essa modificação aumentaria a capacidade do borehole e possibilitaria a deposição de todo o inventário brasileiro em um único borehole.

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A Tabela 1.5 apresenta as principais diferenças entre os três conceitos apresentados: o conceito desenvolvido pela GRR, pela IAEA (BOSS) e a adaptação ao conceito da IAEA proposta pelo GRR (BOSS adaptado).

Em todos os conceitos apresentados, materiais à base de cimento (pasta, argamassa ou concreto) são utilizados como material de preenchimento entre os diferentes componentes do repositório e atua como uma das barreiras artificiais. O papel da pasta de cimento e as incertezas referentes a esse material estão apresentados na próxima sessão.

Tabela 1.5 – Diferenças entre os conceitos de deposição tipo borehole apresentados.

Componente / conceito GRR BOSS BOSS adaptado

Profundidade total 400m 100m 110m Diâmetro do poço 250mm 260mm 260mm Altura da zona de isolamento 300m 30m 30m Altura da zona de deposição 100m 70m 80m Profundidade necessária para deposição de todo o inventário brasileiro

400m > 2000m 200m

Formação geológica Batólito granítico Não especificado Batólito granítico

Encamisamento Aço Polietileno Aço

Contêineres Chumbo Aço Aço

Cápsulas Não há Aço Não há

Material de preenchimento Pasta de cimento Portland Argamassa de cimento Portland Argamassa de cimento Portland Preenchimento entre

cápsula e contêiner Não Aplicável SIM Não Aplicável

Preenchimento dentro do

contêiner NÃO SIM NÃO

Preenchimento entre

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