Los residuos nucleares, cuyo aspecto es igual al del combustible nuevo, emiten radiación alfa, beta y gamma, además de generar calor como consecuencia de la desintegración radiactiva. Además contienen diferentes sustancias que desarrollan su radiactividad independientemente, lo que dificulta el tratamiento de los residuos; por ejemplo, aunque el principal elemento sea el uranio (95% de los residuos), son los productos de fisión del combustible (2% de los residuos) los que mantienen mayor actividad durante los primeros 150-200 años. Entre estos residuos se encuentran también el plutonio 240, que tiene un período de semidesintegración de aproximadamente 6600 años; y el neptunio 237, con un período de 2.130.000 años.
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