Por conta da emitir grande carga de radiação, o armazenamento do resíduo radioativo é um processo basgante cauteloso. A Agência Internacional de Energia Atômica (AIEA), que faz parte da Organização das Nações Unidas (ONU), exige que o lixo nuclear seja embalado e armazenado de forma isolada até que ele não ofereça mais riscos ao meio ambiente e à saúde humana. Todavia, não existe um método que seja 100% eficiente e seguro para lidar com os rejeitos radioativos.
O que é feito atualmente é a classificação dos resíduos em três tipos: alta, média e baixa radioatividade. A partir daí, cada tipo é armazenado de uma forma. Os lixos de nível baixo — tais como ferramentas, luvas, roupas de proteção e materiais médicos — e médio — peças de reatores e rejeitos químicos de processos de mineração e enriquecimento de urânio — são guardados em depósitos provisórios ou permanentes, como tambores e tonéis lacrados ou tanques de aço inoxidável, revestidos de concreto. Nesses locais, o lixo nuclear deve ficar isolado por períodos que variam de 50 a 300 anos.
Por sua vez, resíduos de alta radioatividade, como restos de combustível nuclear e rejeitos oriundos da extração de plutônio, devem ser colocados em piscinas de resfriamento junto aos próprios reatores das usinas. Em seguida, toda a estrutura é cercada por várias barreiras de aço, chumbo e concreto. Nesse caso, o lixo deve ficar isolado por tempo indeterminado.
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