La bonifica dei siti nucleari · siti delle quattro centrali nucleari italiane di Trino, Caorso,...

La bonifica dei siti nucleari Decommissioning e Radioactive Waste Management

Sapienza Università di Roma

Corso di Laurea in Ingegneria Energetica

Roma, 24 maggio 2012

Agenda

• Presentazione del gruppo Sogin

• La bonifica dei siti nucleari

• Il decommissioning

• Il waste management

• La chiusura del ciclo del combustibile

• I depositi temporanei

• I siti di smaltimento definitivo

• Il deposito nazionale e parco tecnologico

Presentazione del gruppo Sogin

Garantire la sicurezza dei cittadini, salvaguardare l’ambiente e tutelare le

generazioni future

▪ Sogin è la Società di Stato responsabile della bonifica ambientale dei siti nucleari italiani e della gestione dei

rifiuti radioattivi prodotti dalle attività industriali, di ricerca e medico sanitarie

▪ Sogin è impegnata nella più grande opera di bonifica della storia del nostro Paese che realizza svolgendo il

decommissioning degli impianti nucleari, restituendo i siti al territorio liberi da vincoli radiologici e mettendo in

sicurezza i rifiuti radioattivi

▪ Sogin è incaricata della costruzione del deposito nazionale, una struttura superficiale dove smaltire

definitivamente i rifiuti radioattivi a bassa e media attività e tenere temporaneamente in sicurezza quelli ad alta

attività: un diritto degli italiani

▪ Il deposito nazionale sarà costruito all’interno di un Parco tecnologico: un centro di ricerca, aperto a

collaborazioni internazionali, dotato delle più moderne tecnologie per sviluppare attività di ricerca e sviluppo

nel campo del trattamento e della gestione dei rifiuti radioattivi

Istituzionale

Missione

Guerriero.movISTITUZIONALE.mov


Società controllate

Del Gruppo Sogin fa parte Nucleco, l’operatore nazionale incaricato della raccolta, del condizionamento e dello

stoccaggio temporaneo dei rifiuti e delle sorgenti radioattive provenienti dalle attività medico sanitarie e di ricerca

scientifica e tecnologica

Sogin Enea

Nucleco

60% 40%


Centrali 3D

Localizzazione geografica dei siti

• Sogin svolge le attività di bonifica ambientale nei

siti delle quattro centrali nucleari italiane di Trino,

Caorso, Latina e del Garigliano, dell’impianto di

Bosco Marengo e degli impianti Enea di Saluggia,

Casaccia e Rotondella

• Per bonificare i siti nucleari sono previste attività

per circa 4,8 miliardi di Euro

Guerriero.movCentrali 3D.mp4


Attività all’estero

• Le competenze acquisite da Sogin sono riconosciute anche all’estero consentendo alla società di acquisire

importanti collaborazioni in diversi paesi dell’est Europa;

• Dal 2005 Sogin coordina le attività previste dall’accordo stipulato dal governo italiano con la Federazione Russa

nell’ambito del programma Global Partnership deciso dal G8 nel 2002 con lo scopo di bonificare i sommergibili

nucleari russi dismessi e di metterne in sicurezza i rifiuti radioattivi e il combustibile;

• Inoltre, fornisce servizi per le bonifiche di siti nucleari e per la gestione e messa in sicurezza di rifiuti radioattivi e

partecipa ai programmi europei di miglioramento della sicurezza delle centrali dell’Est Europa;

• Oltre che nei paesi dell’est Europa quali, Russia, dove Sogin ha una sede operativa a Mosca, Armenia,

Kazakhstan e Ucraina, Sogin ha realizzato progetti di collaborazione anche in Cina, Francia e presso il Centro

Comune di Ricerca della Commissione Europea di Ispra

Deposito Nazionale e Parco Tecnologico

• L’impegno di Sogin per garantire la sicurezza dei cittadini e delle popolazioni locali, per salvaguardare l’ambiente e

tutelare le generazioni future, passa anche attraverso la realizzazione del deposito nazionale e del parco

tecnologico.

• Il deposito nazionale è un diritto degli italiani e un’esigenza per il Paese, per mettere in massima sicurezza tutti i

rifiuti radioattivi prodotti dalle attività industriali, di ricerca e medico sanitarie.

• Il trasferimento dei rifiuti in un’unica struttura garantirà la massima sicurezza per i cittadini e la salvaguardia

dell’ambiente e permetterà di completare le attività di bonifica ambientale dei siti, ottimizzando tempi e costi ed

eliminando la necessità di immagazzinamento temporaneo sui siti.


La bonifica dei siti nucleari

• Bonificare un sito nucleare richiede l’utilizzo di tecnologie avanzate e di competenze altamente specializzate. Le

attività si svolgono sotto il costante controllo delle autorità preposte garantendo la sicurezza dei cittadini e delle

popolazioni locali, salvaguardando l’ambiente e tutelando le generazioni future

• Il decommissioning o “disattivazione” di un impianto è il passaggio fondamentale del processo di bonifica ambientale

di un sito nucleare. Esso comprende tutte le operazioni necessarie alla messa e mantenimento in sicurezza

dell’impianto, alla sua decontaminazione ed al suo smantellamento (totale o parziale fino al raggiungimento di quello

stato finale che è stabilito e che in generale eliminano ogni vincolo radiologico dal sito, che, da questo punto di vista

torna allo stato iniziale

▪ Un particolare stato finale è quello chiamato convenzionalmente “green field” o “prato verde”, che indica uno

stato finale del sito che torna completamente allo stato presistente a quello dell’installazione della centrale

Obiettivi della bonifica

Fasi della bonifica

• Il conseguimento di questo obiettivo passa attraverso le seguenti fasi:

▪ Caratterizzazione preliminare degli impianti e dei siti

▪ Rimozione e sistemazione del combustibile nucleare esaurito (irraggiato) presente sugli impianti

▪ Decontaminazione, taglio e smantellamento delle apparecchiature, degli impianti e degli edifici

▪ Trattamento, condizionamento e messa in sicurezza dei materiali derivanti dalle operazioni di smantellamento

e dei rifiuti radioattivi accumulati in fase di esercizio

▪ Messa in sicurezza definitiva dei rifiuti radioattivi nel Deposito Nazionale

▪ Caratterizzazione finale e rilascio del sito per altri usi


Innovazioni tecnologiche

Il decommissioning e il waste management richiedono innovazione e competenze tecniche ed ingegneristiche

• Le prospettive future di ricerca e di sviluppo in questo campo riguarderanno principalmente le seguenti aree:

▪ Tecniche di decontaminazione di strutture e componenti

▪ Tecniche di misura della radioattività

▪ Robotica

▪ Tecniche di analisi


Tipologie degli impianti da smantellare

• Le principali categorie di installazioni nucleari soggette la decommissioning sono le seguenti:

▪ Centrali nucleari per produzione di energia elettrica

▪ Reattori di ricerca o per produzione di isotopi ad uso medico ed industriale

▪ Impianti di fabbricazione di combustibile nucleare

▪ Impianti di riprocessamento del combustibile

▪ Impianti e laboratori sperimentali del ciclo del combustibile

▪ Celle calde per attività su materiali altamente radioattivi

▪ Miniere di uranio

▪ Impianti di arricchimento

▪ Installazioni militari di vario tipo

▪ Navi civili e militari a propulsione nucleare e sottomarini

• Sono sottolineate le categorie attualmente gestite da SOGIN

Il decommissioning

Strategie di decommissioning: smantellamento immediato

• Nel caso dello smantellamento immediato, le attrezzature, gli edifici e le parti dell’impianto e del sito che contengono i

contaminanti radioattivi sono decontaminati ad un livello tale da permettere la rimozione dei controlli normativi e sono

smantellati nelle proporzioni necessarie immediatamente dopo la cessazione delle operazioni

▪ I rifiuti radioattivi residui sono trattati, condizionati e trasportati in un sito idoneo allo stoccaggio temporaneo o

allo smaltimento definitivo dei rifiuti

▪ Lo smantellamento immediato offre il vantaggio di disporre rapidamente dell’impianto e del sito per altri fini e

consente di incaricare delle attività di decommissioning operatori dotati di una notevole conoscenza

dell’impianto

▪ Tale soluzione può comportare costi generali inferiori, nonostante richieda un impegno finanziario iniziale

importante. Una parte di questo impegno può derivare dalla necessità di dotare l’impianto di schermature o di

utilizzare apparecchiature di manipolazione a distanza al fine di limitare le dosi ai lavoratori, dal momento che

questa opzione non può contare sui vantaggi del decadimento radioattivo. Possono inoltre manifestarsi

maggiori esigenze di stoccaggio e di smaltimento dei rifiuti radioattivi

Il decommissioning

• Vantaggi

▪ Disponibilità immediata del sito per altri utilizzi

▪ Disponibilità del personale di esercizio e delle sue competenze

▪ Minori costi fissi per la minore durata delle attività

▪ Minori incertezze nella pianificazione e nella gestione tecnica ed autorizzativa

• Svantaggi

▪ Maggiori dosi al personale

▪ Maggiori spese a breve termine

▪ Maggiori quantità di rifiuti radioattivi prodotti

▪ Necessità di creazione di depositi sul sito di rdi rifiuti nel caso di indisponibilità di un sito di raccolta nazionale

▪ Necessità di utilizzare tecniche remotizzate più complicate e costose

Strategie di decommissioning: smantellamento immediato

Il decommissioning

• Nella custodia protettiva passiva (safe storage) l’impianto è posto in condizioni di sicurezza ed è mantenuto in questo

stato fino a quando sarà possibile la rimozione dei controlli normativi in seguito alla decontaminazione e allo

smantellamento

▪ Nel corso del periodo di custodia l’impianto resta intatto, ma viene allontanato il combustibile, mentre i liquidi

contaminati sono estratti da sistemi e componenti e trattati in modo idoneo.

▪ Nel corso del periodo di custodia il decadimento naturale riduce la quantità di materiali contaminati e radioattivi

da trattare e smaltire nel corso delle successive attività di decommissioning

▪ Al contrario, il safe storage si giova di una riduzione sostanziale della radioattività, e quindi di una conseguente

riduzione dell’esposizione dei lavoratori e della popolazione e di una riduzione potenziale dei rifiuti da smaltire

▪ Questa opzione presenta tuttavia problemi connessi con la possibile perdita di personale qualificato

▪ l’indisponibilità del sito e degli edifici per un periodo di tempo prolungato e le incertezze sui costi futuri dello

smaltimento dei rifiuti, la manutenzione, la sicurezza e la sorveglianza del sito

▪ L’insieme dei costi non attualizzati associati a questa opzione può risultare maggiore rispetto allo smantellamento

immediato, mentre i costi attualizzati potrebbero anche essere inferiori

Strategie di decommissioning: custodia protettiva passiva

Il decommissioning

• Vantaggi

▪ Significativa riduzione della radioattività per decadimento naturale

✓ Minori dosi ai lavoratori

✓ Minori quantità di rifiuti radioattivi prodotti

▪ Differimento delle spese con valori attualizzati minori

▪ Miglioramento delle conoscenze e delle tecniche

• Svantaggi

▪ Perdita delle conoscenze

▪ Mancata riutilizzazione del sito per lungo tempo

▪ Aumento dei costi per

✓ Necessità di creare e mantenere depositi di rifiuti sul sito

✓ Mantenimento in sicurezza degli impianti, degli edifici e dei controlli sia di sicurezza che di protezionefisica

✓ Necessità di realizzare nuovi sistemi per garantire la sicurezza (sistemi di ventilazione, sistemi elettricietc.)

✓ Evoluzione probabile in senso restrittivo dei regolamenti

Strategie di decommissioning: custodia protettiva passiva

Il decommissioning

Typical total activity in a LWR

L’attività totale presente nell’impianto

Il decommissioning

Principali elementi di un progetto di decommissioning

• Project Management

• Valutazione dei costi

• Processo autorizzativo

• Caratterizzazione dell’impianto e del sito

• Analisi di sicurezza

• Protezione e controllo radiologico

• Valutazione di impatto ambientale

• Gestione dei rifiuti radioattivi

• Decontaminazione

• Smantellamento e demolizione

• Smantellamento remotizzato

• Supporto ingegneristico

• Garanzia e controllo di qualità

• Protezione fisica

• Adattamento e sviluppo del sito

• Relazioni pubbliche

Il decommissioning

La sicurezza in decommissioning

• Una volta che il combustibile è stato rimosso dall’impianto la radioattività totale è ridotta all’1%

• Inoltre non esistono più sistemi che operano ad alta temperatura e pressione e, quindi, sia la probabilità di un incidente che le sue potenziali conseguenze sono molto ridotti

• Tuttavia

▪ I rischi collegati alla sicurezza convenzionale aumentano considerevolmente ed alcuni aspetti di prevenzione potrebbero andare in conflitto con quelli della sicurezza nucleare

▪ L’impianto diventa un cantiere e la configurazione di impianto cambia continuamente rendendo l’acquiescenza sulla prassi e la mancanza di attenzione una premessa pericolosa

▪ I sistemi di sicurezza non sempre forniscono lo stesso livello di protezione rispetto al periodo di esercizio (modifiche in corso, riduzione delle ridondanze etc.)

▪ I contaminanti radioattivi possono essere diversi da quelli con cui si viene a contatto durante l’esercizio

▪ La presenza massiccia di personale di appaltatori, se non opportunamente addestrato e sensibilizzato, può creare condizioni di maggiore pericolo

Il decommissioning

La sicurezza in decommissioning

• Inoltre:

▪ Il decommissioning per sua natura implica rischi assai meno rilevanti rispetto all’esercizio degli impianti

e, quindi, un progressiva perdita di coscienza dei rischi residui

▪ Il programma di decommissioning ha una durata molto lunga con pause di attività rilevanti, ma anche

con una continua modifica della configurazione d’impianto nelle fasi più operative, che potrebbero

generare perdita di memoria o mancanza di conoscenza aggiornata

▪ Le vecchie generazioni potrebbero sviluppare una falsa sensazione di confidenza, mentre le nuove

potrebbero non maturare in tempo sul campo la sensibilità necessaria in operazioni che quasi mai sono

di routine, in quanto l’impianto è in continua evoluzione

Il decommissioning

Classificazione dei lavoratori ai fini della radioprotezione

• Sono classificati lavoratori esposti i soggetti che, in ragione della attività lavorativa svolta per conto del

datore di lavoro, sono suscettibili di superare in un anno solare uno o più dei seguenti valori:

▪ 1 mSv di dose efficace

▪ 15 mSv di dose equivalente per il cristallino

▪ 50 mSv di dose equivalente per la pelle calcolato in media su 1 cm2 qualsiasi di pelle,

indipendentemente dalla superficie esposta

▪ 50 mSv di dose equivalente per mani, avambracci, piedi, caviglie

• I lavoratori esposti sono, quindi suddivisi in

▪ Categoria A quando sono esposti a potenziali dosi annuali superiori a

▪ 6 mSv di dose efficace

▪ i tre decimi di uno qualsiasi dei limiti di dose equivalente fissati nell’allegato 4 del D.Lgs. 230/95

• Lavoratori non classificati in Categoria A ai sensi del paragrafo 3.1 sono classificati in Categoria B

Il decommissioning

Classificazione e delimitazione delle aree di lavoro

• Ogni area di lavoro in cui sussiste per i lavoratori in essa operanti il rischio di superamento di uno qualsiasi dei valori

fissati per la classificazione di lavoratori esposti in Categoria A è classificata Zona Controllata

• Ogni area di lavoro in cui sussiste per i lavoratori in essa operanti il rischio di superamento di uno dei limiti di dose

fissati per le persone del pubblico nell’Allegato IV ( 1 mSv/a ), ma che non debba essere classificata Zona

Controllata, è classificata Zona Sorvegliata

Il decommissioning

Limiti di dose efficace per i lavoratori esposti

• Il limite di dose efficace per i lavoratori esposti è stabilito in 50 mSv/a con una media non superiore a 20 mSv in

cinque anni

• Per i lavoratori esposti, fermo restando il rispetto del limite di cui al paragrafo 1, devono altresì essere rispettati, in

un anno solare, i seguenti limiti di dose equivalente

▪ 150 mSv per il cristallino

▪ 500 mSv per la pelle; tale limite si applica alla dose media, su qualsiasi superficie di 1 cm2 indipendentemente

dalla superficie esposta

▪ 500 mSv per mani, avambracci, piedi e caviglie

Il decommissioning

I fattori che contribuiscono alle dosi

Distanza

Tempo

Schermo

Il decommissioning

Esempi di elementi di protezione

Dosimetro elettronico

Dispositivi di protezione individuale (DPI) - Tuta protettiva ed autorespiratori

Altri dispositivi: Sovrascarpe, guanti, cappucci, scarpe da lavoro etc.

.

Il decommissioning

Il decommissioning

• La caratterizzazione è il metodo per conoscere le caratteristiche dell’impianto e del sito dal punto di vista chimico e radiologico

▪ E’ necessario avere una buona caratterizzazione per pianificare il decommissioning e per decidere le tecnologie da utilizzare

▪ E’ essenziale per minimizzare le dosi agli operatori

▪ E’ essenziale per calcolare le quantità di rifiuti radioattivi che verranno prodotti e pianificare la azioni conseguenti

• La caratterizzazione è una attività che viene ripetuta diverse volte nel corso del decommissioning e per diversi scopi

• La caratterizzazione è una attività che può essere lunga e costosa e può comportare dosi agli operatori e pertanto è necessario che essa venga finalizzata con attenzione

La caratterizzazione dell’impianto e del sito

Metodi di caratterizzazione

• I metodi di caratterizzazione includono:

▪ Ispezioni visive e foto

▪ Misure di dose gamma, beta e alfa

▪ Smear tests

▪ Campioni di liquidi e fanghi

▪ Campioni di terreno superficiale e profondo

▪ Campioni di componenti e tubazioni interrate e annegate nel cemento

▪ Campioni di cemento

▪ Campioni di vernice

▪ Altri

Il decommissioning

Caratterizzazione degli edifici

• Zone dei locali potenzialmente sospette di contaminazione da controllare

▪ Pavimenti

▪ Potenziali perdite e diffusione di liquidi, traffico con contatto di parti contaminate

▪ Pareti

✓ Deposito di polveri, spruzzi di liquido o perdite di vapore

▪ Superfici orizzontali

✓ Deposito di polvere

▪ Soffitti

✓ Polvere, perdite e ricircolo di aria contaminata

Il decommissioning

Il decommissioning

• La decontaminazione è il processo volto a rimuovere la contaminazione dalle superfici dell’impianto con i seguenti obiettivi:

▪ Ridurre le dosi agli operatori

▪ Recuperare apparecchiature e materiali

▪ Ridurre i volumi dei rifiuti radioattivi e la loro radioattività

▪ Recupero del sito o di parti dell’impianto per altri usi

▪ Fissare la contaminazione (ove più opportuno) per evitare la sua diffusione nelle operazioni di smantellamento

• Le tecniche principali sono:

▪ Tecniche chimiche

▪ Tecniche elettrochimiche

▪ Processi fisici

▪ Processi di fusione

▪ Altre tecniche

▪ Tecniche specifiche per la decontaminazione di opere civili

Le tecniche di decontaminazione

Il decommissioning

• La decontaminazione può essere difficile da rimuovere perchè si può concentrare nelle regioni intergranulari

• In decommissioning possono essere utilizzati metodi più agressivi rispetto a quelli a volte usati durante l’esercizio e si può asportare anche parte del materiale di base

• La decontaminazione produce a sua volta dei rifiuti che vanno opportunamente trattati

La contaminazione dei metalli

Decontaminazione chimica

• La decontaminazione chimica si applica principalmente a sistemi chiusi al cui interno si è accumulata della contaminazione

• L’origine di questa contaminazione può essere

▪ Materiali che per corrosione od erosione sono entrati nel circuito primario e nel loro passaggio nel nocciolo si sono attivati e quindi depositati in zone del circuito in cui il fluido scorre a minore velocità

✓ Questi materiali in gergo si chiamano “crud”

▪ Prodotti di fissione che per piccole imperfezioni delcombustibile sono entrati in circolazione e si sono depositati porima di essere filtrati

• Le caratteristiche fisico-chimiche di questi depositi possono essere variabili, in quanto dipendono dai materiali usati e dalla chimica dell’acqua

▪ Per esempio in un PWR il crud è molto insolubile ed è costituito principalmente da ossidi di cromo

▪ In questo caso il processo chimico implica una fase di ossidazione seguito da una fase di dissoluzione degli ossidi e dall’aggiunta di un fattore complessante che li asporta

Il decommissioning

Il decommissioning

• Vantaggi

▪ Fattori di decontaminazione anche di 10.000

▪ Compatibile anche con superfici complesse

▪ Capace di rimuovere qualunque tipo di isotopo

• Svantaggi

▪ Necessità di componenti aggiuntivi per far circolare le soluzioni chimiche

▪ Calibrare bene i tempi in funzione delle condizioni specifiche per ottenere i risultati desiderati

▪ Necessità di rigenerare e riutilizzare le soluzioni chimiche per non aumentare eccessivamente i rifiuti

secondari prodotti dal processo stesso

▪ Soluzioni chimiche aggressive potrebbero danneggiare le tenute dei sistemi (pompe, valvole etc.) causando

perdite

Vantaggi e svantaggi della decontaminazione chimica

• La decontaminazione elettrochimica è il processo inverso dell’elettrodeposizione

• I pezzi metallici sono immersi in un bagno elettrolita

• La combinazione dell’attacco chimico e dei campi elettrici che vengono applicati permettono il distacco della

contaminazione

Decontaminazione elettrochimica

Il decommissioning

Tecniche di decontaminazione fisica

• Le tecniche implicano l’asportazione dello strato di contaminazione tramite azione meccanica che può essere

applicata manualmente o essere remotizzata

• Queste tecniche sono generalmente più adatte a superfici di opere civili e anche a superfici in materiale plastico

• Le tecniche principali sono

▪ Bagno di ultrasuoni

▪ Jet di acqua ad altissima pressione

▪ Particelle di CO2 solide a bassissima temperatura

▪ Abrasivi in ambiente asciutto o umido (sabbiatura)

▪ Azione meccanica con spazzole e altro

▪ Pellicole asportabili

Il decommissioning

Decontaminazione di edifici e del calcestruzzo

• La prima scelta è quella del lavaggio con acqua e con detersivi; il lavaggio può essere fatto a mano o con macchine professionali per lavaggio superfici

• Per superfici molto contaminate, occorre asportare lo strato superficiale. Questo può essere ottenuto con vari mezzi meccanici, con jet di acqua ad alta pressione, microonde, laser, riscaldamento per induzione etc.

▪ Molte di queste tecniche possono causare dispersione della radioattività e grandi quantità di rifiuti secondari

Il decommissioning

Macchina per asportazione superficiale

• La macchina può rimuovere uno strato di cemento da 1mm a 1

cm

• Sotto la macchina un disco rotante diamantato deve essere

accoppiato con un sistema di aspirazione delle polveri prodotte

• Se vi è la necessità di asportare spessori maggiori

altre macchina sono necessarie

• Di lato si vede il risultato per l’asportazione di un

drenaggio annegato nel calcestruzzo

Il decommissioning

Tecniche di taglio e smantellamento

• Lo smantellamento di un impianto nucleare richiede il taglio e la segmentazione di apparecchiature, componenti e

strutture di varie dimensioni e materiali

• Le tecniche usate sono diverse in relazione a:

▪ La natura dei materiali

▪ La dimensione e lo spessore del componente

▪ Il livello di contaminazione od attivazione

▪ Le specifiche per il conferimento a deposito definitivo

• Il taglio può avvenire in sito, oppure in una apposita struttura (WMF) e può avvenire in acqua o in aria

• Le tecnologie di taglio sono principalmente

▪ Taglio termico (es. lancia termica, laser, microonde)

▪ Taglio idraulico (es. getto d’acqua ad altissima pressione)

▪ Taglio meccanico

▪ Demolizione con esplosivi

Il decommissioning

Progetto di taglio del reactor vessel

• L’insieme pesa oltre 1000 t

• Dose a contatto > 100 Sv/h

Il decommissioning

Progetto di taglio del reactor vessel

UCS

B-1

B-U-

1

B-CU-

1-20

B-CL-

1-20

B-L-

1.1-.3,

B-L-2LCS

B-1

T

S

-

1

T

S

-

3.

X

T

S

-

2

.

X

Segmentazione degli internalsSegmentazione e sistemazione nei contenitori

Il decommissioning

Sequenza di taglio del vessel di Caorso

Il decommissioning

• I rifiuti radioattivi sono residui prodotti:

▪ dalla produzione di energia elettrica e dai reattori di ricerca nucleare

▪ dalle operazioni di decommissioning

▪ dall’impiego di radionuclidi in campo medico-sanitario, dalla ricerca e dall’industria

• Sono rifiuti radioattivi i residui che contengono radionuclidi, o che ne sono contaminati, in concentrazioni maggiori

dei limiti di rilascio

• I rifiuti radioattivi sono gestiti e tenuti in sicurezza per:

▪ garantire la sicurezza dei cittadini e delle popolazioni locali

▪ salvaguardare l’ambiente

▪ tutelare le generazioni future

Origine dei rifiuti radioattivi

Il waste management

I rifiuti radioattivi nel decommissioning

• I rifiuti radioattivi presenti nella fase di decommissioning appartengono alle seguenti categorie

▪ Rifiuti pregressi accumulati durante l’esercizio

▪ Componenti e materiali contaminati ed attivati

▪ Edifici e strutture contaminate ed attivate

▪ Terreno contaminato

• Il combustibile irraggiato non è generalmente considerato un rifiuto, perchè può essere una risorsa; è considerato

un rifiuto nel momento in cui si decide di smaltirlo tal quale

• Questo vale anche come differenza tra “materiale radioattivo” e “rifiuto radioattivo”

Il waste management

Classificazione dei rifiuti radioattivi

• I rifiuti radioattivi possono essere classificati in relazione a diversi fattori

▪ Concentrazione di radioattività

▪ Tempi medi di decadimento

▪ Calore generato

▪ Provenienza o origine

▪ Composizione dei materiali

▪ Stato fisico

▪ Radiotossicità

Il waste management

Classificazione GT 26

Il waste management

TRATTAMENTO CONDIZIONAMENTO STOCCAGGIO SMALTIMENTO

Riduzione del

volume del rifiuto

tramite processi

fisico-chimici

Immobilizzazione

del rifiuto radioattivo

all’interno di una

matrice solida,

stabile e con

adeguate

caratteristiche di

resistenza fisica,

chimica e

meccanica, a sua

volta contenuta in

un idoneo

contenitore

Conservazione e

mantenimento in

sicurezza del

rifiuto radioattivo,

in totale

isolamento

dall’ambiente e

costante

monitoraggio

delle sue

condizioni.

Quando la

radioattività del

rifiuto è

decaduta a livelli

inferiori ai limiti

di rilascio, il

rifiuto viene

riciclato o

smaltito per le

vie ordinarie.

Negli altri casi, i

rifiuti vengono

tenuti in appositi

depositi di

stoccaggio

Fasi del waste management

Il waste management

Principi fondamentali

• La gestione dei rifiuti è basata su 3 principi fondamentali

1. Criterio di minimizzazione della quantità e dei volumi

2. Criterio dello sviluppo sostenibile

3. Principio secondo cui “chi inquina paga”

Il waste management

Trattamento e condizionamento

• Obiettivi del trattamento

▪ Riduzione del volume

▪ Rimozione dell’attività

▪ Accorpamento delle tipologie

• Obiettivi del condizionamento

▪ Conversione a forma solida

▪ Forma del rifiuti

▪ Struttura adatta per lo stoccaggio a lungo termine e lo smaltimento

Il waste management

Le tecniche di trattamento

• Rifiuti solidi

▪ Compattazione

▪ Incenerimento

• Effluenti liquidi acquosi

▪ Precipitazione chimica

▪ Evaporazione

▪ Passaggio su filtri a scambio ionico

• Effluenti gassosi

▪ Filtri HEPA

▪ Adsorbimento fisico o chimico

▪ Ritenzione criogenica

▪ Scrubbing

Il waste management

Vari tipi di fusto per rifiuti condizionati

Il waste management

Container NIREX per LLW

Il waste management

La chiusura del ciclo del combustibile

• Al fine di procedere allo smantellamento di una centrale nucleare è

necessario provvedere alla sistemazione del combustibile nucleare

irraggiato (ovvero già utilizzato nel reattore) eventualmente

presente nell’impianto. Si tratta di un adempimento di particolare

rilevanza, dato che nel combustibile nucleare irraggiato è contenuta

quasi tutta (99%) la radioattività presente in un impianto nucleare

• All’atto dell’estrazione dal reattore, il combustibile nucleare è

immagazzinato temporaneamente nelle piscine di decadimento

presenti nell’impianto, dove rimane per un periodo variabile (3-15

anni) durante il quale avviene il decadimento di parte delle sostanze

radioattive presenti nel combustibile e viene asportato il calore di

decadimento prodotto

• Al termine del periodo di decadimento, il combustibile può essere

avviato al ritrattamento o allo stoccaggio a secco, sulla base di due

diverse strategie di gestione

La sistemazione del combustibile irraggiato

Il riprocessamento

• Il riprocessamento è un processo chimico-fisico che consiste nella frammentazione e nella dissoluzione in acido

del combustibile e nella successiva separazione chimica delle componenti riutilizzabili per la fabbricazione di

combustibile fresco. Le componenti riutilizzabili sono costituite dall’uranio 238 (95%), dall’uranio 235 non

fissionato (1%), dal plutonio prodotto nel reattore e non fissionato (1%)

• La parte restante (3% del combustibile irraggiato) è costituita dalle cosiddette scorie ad alta attività, che sono

inglobare in una matrice di vetro minerale colata all’interno di un contenitore (flask) in acciaio ermeticamente

chiuso

• Le scorie vetrificate sono immagazzinate temporaneamente (20-50 anni) in depositi controllati al fine di farle

raffreddare e in parte decadere. Dopo lo stoccaggio temporaneo le scorie vetrificate possono essere smaltite in un

deposito definitivo


Lo stoccaggio a secco

• In alternativa al riprocessamento, il combustibile nucleare può essere inserito a secco, nella stessa forma in cui è

stato scaricato dal reattore e senza ulteriori trattamenti, in appositi contenitori corazzati (cask) che sono usualmente

immagazzinati presso lo stesso impianto per un periodo di 2-20 anni. Successivamente i cask sono trasportati in un

deposito centralizzato, dove permangono per un ulteriore periodo di 20-50 anni, al termine del quale possono essere

smaltiti in un deposito definitivo

• Entrambe le strategie di gestione del combustibile irraggiato presentano vantaggi e svantaggi

▪ A favore del riprocessamento, che presenta costi molto elevati, giocano il recupero dei materiali riutilizzabili e

la riduzione del volume delle scorie da smaltire

▪ A favore dello stoccaggio a secco giocano il minore costo e la maggiore semplicità



Diagramma di flusso

Cask per stoccaggio a secco


Depositi temporanei a secco


Il trasporto del combustibile


Cask per rifiuti vetrificati ad alta attività


Le tipologie di depositi temporanei

• In attesa dello smaltimento definitivo è necessario predisporre depositi temporanei di rifiuti, che possono essere:

▪ Sul sito stesso dell’impianto in decommissioning

▪ In generale il deposito può essere realizzato in strutture esistenti ed adeguatamente adattate, oppure in

struttture da realizzare ad hoc

▪ Su un sito destinato ad ospitare temporaneamente anche i rifiuti di altri siti

▪ In un sito centralizzato non legato ad impianti in decommissioning

• Le tipologie sono diverse in relazione alla tipologia dei rifiuti

• Depositi temporanei particolari sono quelli destinati ad ospitare il combustibile irraggiato

I depositi temporanei

Esempi


Esempi

Deposito temporaneo di ITREC


Il deposito di Zwilag

Deposito rifiuti a media attivitàDeposito Cask combustibile


I siti di smaltimento definitivo

• Allo stato attuale della tecnologia, lo smaltimento dei materiali radioattivi avviene mediante isolamento dalla biosfera

tramite combinazioni di barriere naturali e artificiali per il tempo necessario a garantirne il decadimento. In

particolare,

▪ i materiali di prima categoria, dopo un periodo di giacenza sufficiente a consentirne il decadimento e la

conseguente riduzione della radioattività a livelli analoghi a quelli ambientali, sono gestiti e smaltiti come i

rifiuti convenzionali

• I depositi definitivi possono essere:

▪ Superficiali o sub-superficiali

▪ Rifiuti a bassa-media attività (II categoria GT26) e breve tempo di dimezzamento

▪ Depositi profondi geologici

▪ Rifiuti a bassa-media attività e lungo tempo di dimezzamento (III cat.)

▪ Rifiuti ad alta attività (III cat.)

I criteri di smaltimento

Smaltimento dei rifiuti a bassa attività


Smaltimento superficiale


Cella di smaltimento


Configurazione del deposito superficiale


Esempi di realizzazione


I criteri di smaltimento per la III categoria

• L’insieme sinergico delle matrici di condizionamento, delle barriere artificiali (opere ingegneristiche) e naturali

(formazioni geologiche) mantiene confinata la radioattività

• Le barriere devono mantenersi efficienti per tutto il tempo necessario al decadimento radioattivo

• Il deposito Superficiale o sub superficiale è costituito da “sole” barriere artificiali (opere ingegneristiche), idonee a

mantenere confinata la radioattività per un periodo relativamente “breve” (tipicamente inferiore a 1000 anni),

comunque sufficiente al decadimento radioattivo


I criteri di smaltimento per la III categoria

• Il deposito geologico è costituito da barriere artificiali (opere ingegneristiche) e barriere naturali stabili (formazioni

saline, argillose, granitiche etc.), idonee a mantenere confinata la radioattività per un periodo relativamente “lungo”

(superiore a diverse centinaia di migliaia di anni), sufficiente al decadimento radioattivo

• Le barriere artificiali, in tale tipologia di smaltimento devono comunque garantire il confinamento della radioattività

nel periodo iniziale e fino a quando le penetrazioni nella formazione geologica non si sono riformate

• Per alcune particolari classi di rifiuti (es. grafite radioattiva) alla formazione geologica impegnata può essere

richiesto un minor grado confinamento e di durata (deposito intermedio), comunque sufficiente a mantenere

confinata la radioattività fino al suo decadimento


I depositi geologici

Barriere di

condizionamento

Barriere

ingegneristiche

a) riempimento

b) contenitore

secondario

c) strutture di

deposito

barriera naturale

Max 1000 m


Il deposito nazionale e parco tecnologico

• Il Deposito Nazionale sarà una struttura superficiale, che consentirà la sistemazione definitiva dei rifiuti radioattivi di

prima e seconda categoria e garantirà la conservazione temporanea di quelli di terza categoria, prodotti dal sistema

paese

• Il Parco tecnologico sarà un centro di eccellenza internazionale, con laboratori dedicati alle attività di ricerca e

formazione sul decommissioning, la gestione dei rifiuti radioattivi e la radioprotezione

Le caratteristiche

• Il deposito nazionale consentirà la sistemazione definitiva dei rifiuti radioattivi a bassa e media attività prodotti

durante l’esercizio delle centrali e degli impianti nucleari italiani, dalle attività di decommissioning, dalle attività di

ricerca scientifica e tecnologica, dall’industria e dal sistema medico ospedaliero e garantirà la conservazione

temporanea di quelli ad alta attività

• Il deposito nazionale sarà realizzato all’interno di un Parco tecnologico che sarà un centro di eccellenza di ricerca

scientifica e sviluppo industriale. Ospiterà un centro studi e sperimentazioni, costituito da laboratori per attività di

ricerca e sviluppo di tecnologie di decommissioning, di gestione dei rifiuti radioattivi e di radioprotezione

• Il Parco garantirà l’innovazione tecnologica e la diffusione del know-how e delle competenze necessari a garantire la

sicurezza dei cittadini e delle popolazioni locali, a salvaguardare l’ambiente e a tutelare le generazioni future


Le caratteristiche

Le caratteristiche

Il Deposito, una struttura di superficie progettata secondo le migliori esperienze internazionali, consentirà la

sistemazione definitiva (smaltimento) di circa 80 mila metri cubi di rifiuti di bassa/media attività e la custodia

temporanea per circa 13 mila metri cubi di rifiuti di alta attività

Il 70% dei rifiuti proverrà dalle operazioni di bonifica

dei siti nucleari, il 30% dalle attività di medicina

nucleare, industriali e di ricerca, che continueranno

ad essere effettuate anche in futuro.

Sono previsti 2,5 miliardi di Euro di investimento

Deposito temporaneo

alta attività

Deposito definitivo

bassa/media attività

Pannelli solari

Laboratori di ricerca

Strutture di accoglienza

e formazione

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La bonifica dei siti nucleari · siti delle quattro centrali nucleari italiane di Trino, Caorso,...

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