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Estudio de la capacidad confinante de cementos binarios y ternarios con resinas de intercambio iónico de grado nuclear

María Criado Sanz

Filiación: Consejo Superior de Investigaciones Científicas (Madrid, España).

Biografía: (Segovia, 1978). Presentó su tesis doctoral en «Nuevos materiales cementantes basados en la activación alcalina de cenizas volantes. Caracterización de geles N-A-S-H en función del contenido de sílice. Efecto del Na2SO4» (IETcc-CSIC) en la Universidad Autónoma de Madrid, en 2007. Posteriormente, centró su investigación en el estudio de la corrosión del acero en estos cementos ecoeficientes a través de sus estancias posdoctorales JaeDoc (CENIMCSIC, 2008-2011), Juan de la Cierva (ICMM-CSIC, 2011-2014) y en la Universidad de Sheffield, Inglaterra (2015-2018). En 2018 trabajó en un proyecto H2020 en el Instituto Eduardo Torroja, para evaluar el desempeño de durabilidad de hormigones de altas prestaciones expuestos a ambientes agresivos. En 2020 obtuvo una ayuda de Atracción de Talento Investigador de la CAM, donde desarrolló nuevos materiales cementantes sostenibles que inmovilicen resinas iónicas generadas en las centrales nucleares. En 2024 firmó la plaza de la Escala de Científica Titular de OPI. Es autora de sesenta y tres artículos científicos, una monografía y ocho capítulos de libro.

María Jimena de Hita Fernández

Filiación: Consejo Superior de Investigaciones Científicas (Madrid, España).

Biografía: (Madrid, 1992). Coordinadora de proyectos e I+D en el Departamento de Cooperación Internacional e I+D de la Empresa Nacional de Residuos Radiactivos, ENRESA. Es graduada en Física y máster en Física Nuclear por la Universidad Complutense de Madrid y doctora en Materiales Avanzados y Nanotecnología por la Universidad Autónoma de Madrid. Ha sido profesora en la Universidad CEU San Pablo, donde ha centrado su docencia en los fundamentos físicos de los procesos biológicos y en las aplicaciones médicas de las radiaciones ionizantes. Su actividad investigadora, desarrollada en el Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja-CSIC, se ha enfocado en el desarrollo de nuevos materiales cementantes para la inmovilización segura de residuos radiactivos de baja y media actividad. Recibió el premio a la Mejor Tesis Doctoral 2024 en Ciencia y Tecnología Nuclear otorgado por la Sociedad Nuclear Española.

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María Criado Sanz; María Jimena de Hita Fernández

Acerca de los autores

Año de publicación: 2025

Idioma: español

Materias: Ciencia y Tecnología

Colección: Monografías del IETcc

eBook gratuito

Resumen:

La investigación realizada en la presente monografía se ha orientado a ampliar el conocimiento actual sobre nuevas formulaciones cementantes para la inmovilización de residuos de baja y media actividad (RBMA) que acondicionen de forma segura resinas de intercambio iónico de grado nuclear gastadas (IER). Las formulaciones estudiadas están basadas en cemento con adiciones de escoria de alto horno o ceniza volante, tomando como referencia una de las formulaciones que se emplean en España para la inmovilización de RBMA. El estudio de estas formulaciones se ha centrado en la evaluación de las propiedades en estado fresco, micro y nanoestructurales y la estabilidad química frente a lixiviación de los sistemas cementantes con residuo inmovilizado.
La adición de IER produce un retraso significativo de las reacciones de hidratación de los materiales cementantes, lo que indica que existe una interacción entre el dopado de la resina y la disolución de poro. El boro proveniente del dopado reacciona con el gel de la matriz, principal producto de reacción, y se incorpora a la estructura del mismo sustituyendo parcialmente al Si tetraédrico, probablemente interaccionando con el calcio y el sodio de la disolución de los poros para compensar el déficit de carga generado de la sustitución. En el estudio de la lixiviación de los elementos dopantes de la resina se observa que las matrices de cemento con ceniza y escoria y con solo escoria presentan mayores índices de lixiviación para el estroncio, lo que supone una mejor retención del mismo en estos sistemas. Por tanto, estas dos nuevas formulaciones mejoran la retención de radionucleidos en los sistemas confinantes, potencialmente haciendo viable un aumento de la relación resina/cemento del sistema de acondicionamiento y disminuyendo así el volumen total de residuos a gestionar en el repositorio y los costes asociados a su gestión.

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