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La tesis doctoral del investigador de la Unidad de Residuos Radiactivos de Alta Actividad del CIEMAT, Iván Sánchez García, ha sido distinguida con el Premio extraordinario de doctorado del curso 2020-2021 de la Universidad Politécnica de Madrid, durante un acto académico el pasado día 27 de enero, Santo Tomás de Aquino.

La tesis, bajo el título de "Advanced nuclear fuel cycles: New methodologies of extraction systems applied to hydrometallurgical separation processes" se realizó en las instalaciones de la Unidad de Residuos de Alta Actividad de la Unidad de Fisión Nuclear y ha tenido como coodirectores a Joaqu¨ªn Cobos y Jos¨¦ Manuel Perlado, obteniendo la calificación de Cum Laude. En concreto, el trabajo propone el desarrollo científico y técnico de procesos para la resolución de uno de los grandes problemas para la aceptación de la energía nuclear: la reutilización y minimización de los residuos nucleares. Cabe destacar, que esta investigación forma parte de una estrategia europea actual en tecnologías de fisión nuclear, específicamente, lo que se viene llamando cuarta generación de reactores nucleares (GEN IV).

La tesis premiada se centra en el desarrollo de ciclos avanzados siguiendo la estrategia de Separación y Transmutación (S&T), cuyo objetivo es la recuperación no solo del uranio (U) y el plutonio (Pu) del combustible gastado, como ocurre en el proceso industrializado PUREX (Plutonium Uranium Reduction Extraction), sino también los actínidos minoritarios (AM: neptunio (Np), americio (Am) y curio (Cm)) para su reutilización como parte de nuevos combustibles o su tratamiento individualizado, dado que ellos son los principales responsables de la radiotoxicidad a largo plazo del combustible nuclear gastado. Esta estrategia podría reducir considerablemente tanto el volumen de residuos radiactivos, así como el inventario radiotóxico, que es y ha sido siempre uno de los problemas más serios de la energía nuclear.

Este trabajo, que está dentro del marco de distintos proyectos de investigación tanto nacionales (proyecto nacional SYTRAD II y proyecto con ENRESA S.A: SOPSEP) como europeo (Proyecto H2020: GENIORS), se focaliza en la parte de separación con el fin de recuperar los actínidos minoritarios. Los procesos de separaci¨®n pueden clasificarse principalmente en procesos de separación pirometalúrgicos e hidrometalúrgicos. Actualmente, estos últimos tienen una mayor madurez industrial fruto de la experiencia industrial adquirida con el proceso PUREX, y consisten en extracciones líquido-líquido donde moléculas orgánicas selectivas (denominadas ligandos extractantes) a ciertos elementos de interés son capaces de producir la deseada separación. Uno de los puntos limitantes para el desarrollo de estos procesos de extracci¨®n desde el punto de vista de la seguridad es su resistencia al alto campo de radiación (producido por todos los radionucleidos presentes en la disolución del combustible nuclear) y a la alta concentración de ácido nítrico donde el combustible nuclear debe ser disuelto. Debido a estas condiciones, los ligandos sufren degradación hidrolítica y radiolítica que pueden conllevar cambios en la composición del sistema produciendo compuestos de degradación, cambios en las propiedades químicas y físicoquímicas y aumento de los residuos secundarios, que son cuestiones de seguridad a considerar. Por tanto es de vital importancia conocer la resistencia de dichos ligandos extractantes para su uso en los procesos de separación.

Concretamente, en esta tesis se ha realizado un estudio tanto de degradación hidrolítica y radiolítica de los ligandos empleados en los procesos de separación hidrometalúrgicos más prometedores para la recuperación de los AM como son los considerados i©\SANEX (Innovative Selective Actinide Extraction) y EURO©\GANEX (EURO©\Grouped Actinide Extraction). Para ello, se ha llevado a cabo un profundo estudio de los procesos de extracción en base a la resistencia de las moléculas extractantes al alto campo de radiación y concentración de ácido del medio, evaluando la propia resistencia de los ligandos, así como los cambios producidos en la composición del sistema, en las propiedades químicas y físico©\químicas y el aumento en la generación de residuos secundarios.

La producción científica como fruto de este trabajo ha dado lugar a un número importante de publicaciones, 6 publicaciones en revistas internacionales y un capítulo de un libro en editorial extranjera, además de numerosos informes de proyectos e informes internos de CIEMAT, así como 9 participaciones en congresos (tanto nacionales como internacionales), obteniendo un premio al mejor trabajo de investigación en formato póster durante la conferencia FISA-EURADWASTE celebrado en Pitesti (Rumanía) en 2019.