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La bonifica dei siti nucleari Decommissioning e Radioactive Waste Management
Sapienza Università di Roma
Corso di Laurea in Ingegneria Energetica
Roma, 24 maggio 2012
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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
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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
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Presentazione del gruppo Sogin
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%
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Presentazione del gruppo Sogin
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
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Presentazione del gruppo Sogin
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
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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.
Presentazione del gruppo Sogin
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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
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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
La bonifica dei siti nucleari
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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
La bonifica dei siti nucleari
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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
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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
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• 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
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• 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
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• 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
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Typical total activity in a LWR
L’attività totale presente nell’impianto
Il decommissioning
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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I fattori che contribuiscono alle dosi
Distanza
Tempo
Schermo
Il decommissioning
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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.
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Il decommissioning
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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• 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
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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
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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
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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
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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
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Progetto di taglio del reactor vessel
• L’insieme pesa oltre 1000 t
• Dose a contatto > 100 Sv/h
Il decommissioning
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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
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Sequenza di taglio del vessel di Caorso
Il decommissioning
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Sequenza di taglio del vessel di Caorso
Il decommissioning
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• 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
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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
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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
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Classificazione GT 26
Il waste management
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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
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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
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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
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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
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Vari tipi di fusto per rifiuti condizionati
Il waste management
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Container NIREX per LLW
Il waste management
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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
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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
La chiusura del ciclo del combustibile
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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
La chiusura del ciclo del combustibile
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La chiusura del ciclo del combustibile
Diagramma di flusso
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Cask per stoccaggio a secco
La chiusura del ciclo del combustibile
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Depositi temporanei a secco
La chiusura del ciclo del combustibile
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Il trasporto del combustibile
La chiusura del ciclo del combustibile
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Cask per rifiuti vetrificati ad alta attività
La chiusura del ciclo del combustibile
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Cask per rifiuti vetrificati ad alta attività
La chiusura del ciclo del combustibile
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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
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Esempi
I depositi temporanei
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Esempi
Deposito temporaneo di ITREC
I depositi temporanei
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Il deposito di Zwilag
Deposito rifiuti a media attivitàDeposito Cask combustibile
I depositi temporanei
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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
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Smaltimento dei rifiuti a bassa attività
I siti di smaltimento definitivo
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Smaltimento superficiale
I siti di smaltimento definitivo
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Cella di smaltimento
I siti di smaltimento definitivo
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Configurazione del deposito superficiale
I siti di smaltimento definitivo
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Esempi di realizzazione
I siti di smaltimento definitivo
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Esempi di realizzazione
I siti di smaltimento definitivo
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Esempi di realizzazione
I siti di smaltimento definitivo
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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 siti di smaltimento definitivo
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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 siti di smaltimento definitivo
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I depositi geologici
Barriere di
condizionamento
Barriere
ingegneristiche
a) riempimento
b) contenitore
secondario
c) strutture di
deposito
barriera naturale
Max 1000 m
I siti di smaltimento definitivo
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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
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• 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
Il deposito nazionale e parco tecnologico
Le caratteristiche
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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
Emotional
Il deposito nazionale e parco tecnologico
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