Chiarezza sulle Scorie nucleari (II puntata)

Riprendo l’approfondimento sul tema Nucleare sulla scia del post dello scorso 28 gennaio: Facciamo chiarezza sulle Scorie radioattive (I puntata). Avvalendoci sempre della collaborazione di Sabino Gallo, passiamo ad esaminare l’aspetto più delicato inerente il Nucleare: la gestione delle scorie radioattive. Nella prima puntata avevamo parlato della loro classificazione, ora vediamo cosa nell’Unione Europea in concreto si fa dei circa 40.000 metri cubi di rifiuti radioattivi prodotti ogni anno  (circa 90 cm^3 all’anno per persona). Come già ribadito, questi dati comprendono  le “scorie” provenienti dal Nucleare “civile”, compresi quelli frutto dei settori ricerca e medicina.

Sperando di dare un contributo alla buona divulgazione scientifica, con buona pace per chi vorrebbe inviare nello spazio (con costi esorbitanti) tutti i rifiuti radioattivi della Terra.

Andrea Macco

 

LA GESTIONE DEI RIFIUTI RADIOATTIVI

 Si stima che nei Paesi europei più industrializzati si producano,annualmente, circa 2500 kg  per  abitante di rifiuti, da attività industriali molto diversificate e di cui l’uomo ha comunque bisogno per sopravvivere.

Almeno 100 kg di questi contengono sostanze tossiche o nocive per la salute umana e per l’ambiente ; tanto numerose da risultare di difficile classificazione ed ancora più difficile gestione.

A questi rifiuti convenzionali si aggiungono i rifiuti radioattivi di attività note e comuni (medicina, ricerca,ecc.) e, soprattutto, quelli  prodotti dalla industria elettro-nucleare (nei Paesi in cui esiste), sulla cui gestione l’opinione pubblica è spesso divisa da dubbi e pregiudizi, perché ne ha una conoscenza approssimativa.

Per valutare i criteri di scelta delle soluzioni tecniche di una loro gestione sicura, è necessario tener presenti alcune considerazioni fondamentali: 

–          di tutti i rifiuti radioattivi si conoscono, con precisione: origine, localizzazione, quantità, caratteristiche di radiotossicità e tempi di decadimento ;   

–          i volumi di quelli più temuti, provenienti dall’industria elettro-nucleare, sono molto modesti. Una notevole riduzione della loro produzione è dovuta al miglioramento del combustibile nucleare, che permette un più alto “tasso di combustione” con una maggiore permanenza in reattore (che aumenterà ulteriormente nei reattori di terza e quarta generazione);

–          parecchi Paesi recuperano, già da molto tempo, le materie valorizzabili (uranio e plutonio) dal combustibile usato, separandole dalle scorie propriamente dette;

–          nuovi metodi di trattamento e caratterizzazione permettono di dividere più efficacemente i rifiuti di alta attività da quelli di più bassa attività;

–          i centri di trattamento/condizionamento ed isolamento di tutti i rifiuti radioattivi occupano degli spazi insignificanti del territorio di ciascun Paese (il centro più grande del mondo, per i rifiuti di bassa e media attività a vita breve, occupa una superficie di circa 1 km2 ,tutti i servizi compresi).

–          Inoltre, il processo di trasformazione (“trasmutazione”), in reattori veloci, delle scorie più attive a vita lunga in elementi meno attivi a vita nettamente più breve o anche stabili non è stato ancora industrializzato, ma è già stato sperimentato con successo.     

Secondo la Commissione Europea, l’industria elettro-nucleare dei paesi dell’U.E. produce, nel suo insieme, 40.000 m3 di rifiuti radioattivi all’anno (circa 90 cm3 per persona). Di questi, il 92% circa è costituito da rifiuti di “debole e media attività a vita breve, la cui radioattività decresce della metà in periodi non superiori a 30 anni. La parte restante comprende i rifiuti di “bassa e media attività a vita lunga”, circa l’ 8% , e quelli di “alta attività a vita lunga”, circa l’ 1%.

Ma quelli della prima categoria, cioè il 92% dell’intero volume di rifiuti, contengono meno del 5% della radioattività totale. Quelli delle altre due categorie, malgrado il loro modesto volume,contengono la quasi totalità della radioattività.

La gestione dei rifiuti di debole e media attività a vita breve è praticamente uniforme in tutti i Paesi, con soluzioni definitive di  eguale sicurezza per la protezione delle popolazioni e dell’ambiente. Ci si limita solo a notare che essi sono stoccati in depositi di superficie,realizzati in siti di accertata stabilità e controllati per tutto il periodo del loro  breve decadimento radioattivo.

La gestione dei “rifiuti di media ed alta  attività a vita lunga” è caratterizzata da una sequenza più lunga e complessa di  operazioni di preparazione e caratterizzazione, alle quali fanno seguito le fasi più interessanti di condizionamento e confinamento “temporaneo” e “ultimo”; che riassumiamo, per i due esempi più significativi di rifiuti: a) le parti metalliche di struttura degli elementi di combustibile usati e  b) i “prodotti di fissione e gli attinidi minori”, cioè i rifiuti più temuti .

Per il loro condizionamento, le parti metalliche sono fortemente compattate, fino ad ottenere una densità quasi uguale a quella del metallo di cui sono fatte. Invece, i prodotti del punto b) sono incorporati in una matrice di vetro speciale (borosilicato),che ha una durata di vita di centinaia di migliaia o milioni di anni, nella quale essi rappresentano solo il 15% circa del peso totale. Così stabilizzati, questi materiali sono immobilizzati separatamente in contenitori primari standardizzati di alta tecnologia , in acciaio inossidabile di alta resistenza, che dovranno assicurare un confinamento sicuro della radioattività durante tutte le operazioni successive e, poi, durante lo stoccaggio temporaneo e quello geologico ultimo. Uno stoccaggio “temporaneo” (di alcune decine di anni) in strutture sicure e controllate è necessario, per varie ragioni. In particolare, per ridurre la notevole potenza termica che i rifiuti vetrificati sviluppano, prima di trasferirli allo stoccaggio ultimo.  Ma l’orientamento,ormai consolidato nella maggioranza dei Paesi, è quello di realizzare uno stoccaggio “temporaneo di lunga durata” (di un secolo o più) superficiale o sub-superficiale, che permette una flessibilità della “gestione industriale controllata” di questi rifiuti senza privarsi di ulteriori innovazioni scientifiche e tecnologiche, già acquisite o indicate dalla ricerca, ma non ancora industrializzate.

E’ questa una strategia innovativa che mira a ridurre, sempre di più, la quantità e la pericolosità potenziale dei “rifiuti ultimi” ed a semplificare la concezione stessa dello stoccaggio geologico.

Attualmente, questo stoccaggio, a profondità non inferiori a 500 metri, in formazioni argillose, saline,ecc. stabili, è la soluzione di riferimento di tutti i Paesi, per assicurare il confinamento  della radioattività e proteggere la biosfera per periodi di tempo di decine o centinaia di migliaia di anni. Esso è costituito,essenzialmente, da barriere artificiali e naturali : 1) i contenitori tecnologici primari, di cui si è fatto cenno, ed altri secondari, che raggruppano i primi ; 2)  una barriera sigillata di cemento armato; 3) la barriera naturale geologica .

Le opere ingegneristiche sono antisismiche, anche se il sistema è realizzato in siti di alta stabilità sismica, accertata su periodi molto lunghi e, comunque, mai inferiori a 10.000 anni.

I dubbi spesso evocati sono: degradazione delle barriere artificiali, fuoriuscita di materiale radioattivo dai contenitori e sua diffusione nell’ambiente circostante.

I numerosi studi realizzati, utilizzando laboratori sotterranei ed immaginando situazioni e condizioni di stoccaggio profondo tanto estreme da poterle considerare del tutto improbabili, hanno permesso di  fare delle previsioni, millenarie e di grande attendibilità scientifica, sulla eventuale fuoriuscita e diffusione nell’ambiente circostante di materia radioattiva. La cui quantità sarebbe comunque molto modesta, essendo essa inglobata nella matrice vetrosa stabile.

Ed, in ogni caso, essa rimarrebbe confinata nelle immediate vicinanze del punto di rilascio, grazie ad un “gel” protettore formato dalle stesse particelle di vetro, come altri studi sperimentali hanno dimostrato. E, oltre, c’è la barriera naturale, che aumenta enormemente i margini di sicurezza di questo stoccaggio.

Inviare nello spazio i rifiuti radioattivi? Non se ne sente il bisogno.

 Sabino Gallo

 

 

 

 

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