UNIVERSIT À DELLA CALABRIA Dipartimento di Fisica MASTER “FERDOS”

1. UNIVERSITÀ DELLA CALABRIADipartimento di Fisica MASTER “FERDOS” Formazione di Esperti in Radioprotezione e Dosimetria Modulo n. 9 Trasporto Materiale Radioattivo e Gestione Rifiuti Roberto Mezzanotte II parte: gestione dei rifiuti radioattivi

2. QUADRO GENERALE

3. Aprile 1986: incidente di Chernobyl (spegnimento degli impianti italiani) • Novembre 1987: Referendum  Chiusura delle attività per la produzione di energia da fonte nucleare (1988) Sostanziale mancanza di iniziative per oltre un decennio

4. Eredità da gestire: • sistemazione dei rifiuti radioattivi (quasi 25000 m3 già presentinei siti ove erano stati prodotti, spesso ancora allo stato originario – 6000 m3 in attesa di spedizione in Italia dall’Inghilterra) • sistemazione del combustibile (circa 300 tonnellate presenti sugli impianti) • disattivazione degli impianti (produzione di ulteriori decine di migliaia di m3 di rifiuti)

5. ULTERIORE PRODUZIONE DI RIFIUTI • da attività “non nucleari” (impieghi medici, industriali e di ricerca) • per il mantenimento in sicurezza degli impianti nucleari, anche se spenti • incremento complessivo di 300-500 m3 all’anno

6. Ispra Saluggia Trino Pavia Boscomarengo Caorso Siti nucleari italiani Pisa Casaccia Latina Garigliano Trisaia CENTRALE ELETTRONUCLEARE REATTORE DI RICERCA Palermo ALTRI IMPIANTI

7. Strategia originariamente adottata dagli esercenti custodia protettiva passiva (safstor) - rimozione della radioattività asportabile con mezzi ordinari - sigillatura della radioattività residua entro edifici dell’impianto - conservazione dell’impianto nello stato così raggiunto per diversi decenni prima dello smantellamento Alternativa: disattivazione accelerata (DECON)

8. SAFSTOR Vantaggi Dosi ai lavoratori più basse Riduzione del volume di rifiuti radioattivi prodotti Consente l’eventuale stoccaggio dei rifiuti e del combustibile nel sito Svantaggi Sono necessarie sorveglianza e manutenzione a lungo termine Non è possibile utilizzare il personale con esperienza di esercizio per lo smantellamento finale Onere per le generazioni future DECON Vantaggi Possibilità di disporre del sito in tempi brevi Possibilità di utilizzare pienamente il personale con esperienza di esercizio Non sono necessarie sorveglianza e manutenzione a lungo termine Svantaggi Dosi ai lavoratori più elevate Disponibilità di un sito per lo smaltimento dei rifiuti e per lo stoccaggio del combustibile irraggiato SAFSTOR - DECON

9. Limiti della custodia protettiva passivanello specifico caso italiano:n • Mancanza di reali motivi radioprotezionistici per rimandare lo smantellamento • Assenza di siti multipli • Perdita delle competenze nazionali • Onere lasciato alle generazioni future Attività comunque svolte con lentezza

10. Azioni necessarie • condizionamentodei rifiuti già presenti sui siti • realizzazione di un sito nazionale per lo stoccaggio dei rifiuti di bassa e media attività e di un deposito temporaneo per i rifiuti di alta attività e per il combustibile irraggiato • istituzione o individuazione di un organismo per la gestione dei rifiuti radioattivi • adozione della strategia della disattivazione accelerata (inizio immediato smantellamento impianti) Iniziative per sollecitare azioni concrete

11. Eventi successivi (dal 1999) • costituzione della SOGIN • documento di indirizzo del Ministero dell’Industria (disattivazione accelerata, sito nazionale, finanziamenti) • gruppo di lavoro della Conferenza Stato-Regioni per la definizione della procedura per l’individuazione del sito nazionale di stoccaggio dei rifiuti radioattivi (prodotta relazione) • attività della Commissione parlamentare di inchiesta sul ciclo dei rifiuti

12. ridefinizione delle strategie e dei programmi SOGIN per la disattivazione delle centrali: “prato verde” sui 4 siti entro il 2020 • presentate istanze per l’autorizzazione alla disattivazione accelerata degli impianti SOGIN • per Caorso lavori avviati in base a una prima autorizzazione parziale (agosto 2000) • passaggio impianti ENEA a SOGIN (2003)

13. Problemi aperti • necessità di disporre entro la fine del decennio di: • sito (siti) nazionale per rifiuti media e bassa attività • deposito temporaneo per rifiuti alta attività e combustibile irraggiato, precedentemente trasferito in contenitori a secco • “Not in my backyard” • in caso di perdurante indisponibilità: • impossibilità procedere secondo piani attuali di disattivazione degli impianti nucleari • gravi problemi per impieghi di radioisotopi • accelerazione di attività di gestione dei rifiuti • mantenimento delle competenze dell’ente di controllo e degli esercenti

14. Rifiuti radioattivi: • ungrosso problemadipiccole dimensioni • 26000 m3 presenti oggi in Italia • 6000 m3 di ritorno dall’Inghilterra • alcune decine di migliaia di m3 dal decommissioning degli impianti nucleari • qualche centinaio di m3 di nuova produzione annuale • Produzione annua di rifiuti pericolosi in Italia • 3,6 milioni di m3

15. LA GESTIONE DEI RIFIUTI RADIOATTIVI

16. DEFINIZIONI

17. Gestione dei rifiuti: insieme delle attività concernenti i rifiuti: raccolta, cernita, trattamento e condizionamento, deposito, trasporto, allontanamento e smaltimento nell'ambiente(D. L.vo n. 230/1995 e s.m.i.) Gestione:la raccolta, il trasporto, il recupero e lo smaltimento dei rifiuti, compreso il controllo di queste operazioni, nonché il controllo delle discariche e degli impianti di smaltimento dopo la chiusura (D. L.vo n. 22/1997) Waste management, radioactive:all activities, administrative and operational,that are involved in the handling, pretreatment, treatment, conditioning, transportation,storage and disposal of waste from a nuclear facility (IAEA Safety Series No. 111-G-l.l)

18. PRINCIPI • Principi generali della radioprotezione: giustificazione, ottimizzazione, limitazione delle dosi individuali • Riduzione della produzione dei rifiuti radioattivi all’origine, in termini di massa, volume e attività • Concentrazione e confinamento, oppure • Diluizione e dispersione

19. CLASSIFICAZIONE DEI RIFIUTI • Guida nelle varie fasi della gestione dei rifiuti • Facilità nella comunicazione • Diversi riferimenti possibili per sistemi di classificazione in funzione dello scopo - radionuclidi contenuti - Concentrazione di attività - Tempo di dimezzamento - Tipo di radiazione emessa -Produzione di calore - ………

20. CLASSIFICAZIONE IAEA • Prima classificazione (1981): • Rifiuti ad alta attività (high level waste): • - rifiuti liquidi da primo ciclo di separazione nel riprocessamento • del combustibile irraggiato con presenza di prodotti di fissione • e attinidi residui • - rifiuti con livelli di radioattività tali da produrre notevoli • quantità di calore • - combustibile nucleare irraggiato, quando dichiarato rifiuto • Rifiuti intermedi (intermediate level waste): per il loro • contenuto di radioattivitàrichiedono schermature ma non • provvedimenti per smaltimento del calore • Rifiuti a bassa attività (low level waste): non richiedono • schermature per le normali operazioni di movimentazione e • trasporto

21. Classificazione attuale (1994) Rifiuti ad alta attività Rifiuti a vita lunga t. dimezzamento 30 anni livello di radioattività 400-4000 Bq/g emettitori alfa a lunga vita Rifiuti a bassa e media attività a vita breve Rifiuti esenti tempo di dimezzamento

22. Rifiuti esenti: concentrazione minore di livelli di rilascio (clearance) definiti dall’autorità competente Rifiuti ad alta attività: produzione di calore maggiore di 2 kW/m3 (~104 TBq/m3) Rifiuti a vita breve: concentrazione di alfa emettitori minore di - 4000 Bq/g per singolo manufatto - 400 Bq/g media di tutti manufatti

23. Classificazione IAEA – Modalità di smaltimento

24. CLASSIFICAZIONE UE Raccomandazione Commissione 1999 • Residui radioattivi di transizione: soprattutto di origine medica. Il decadimento avviene durante il deposito temporaneo e possono poi essere gestiti come rifiuti convenzionali fuori del sistema regolatorio, purché siano rispettati i livelli di clearance • Residui radioattivi a bassa e media attività: la concentrazione di radioattività è tale che la generazione di calore è bassa. I livelli di potenza termica sono specifici del sito • 2.1 Residui a vita breve: radionuclidi con emivita inferiore o uguale a quella del Cs137 e Sr90 e emettitori alfa a vita lunga in concentrazioni inferiori a 4000 Bq/g nel singolo manufatto e a 400 Bq/g nel volume totale dei rifiuti • 2.2 Residui a vita lunga: radionuclidi a vita lunga e emettitori alfa in concentrazioni maggiori • 3. Residui ad alta radioattività: produzione di calore non trascurabile

25. CLASSIFICAZIONE ITALIANAGuida Tecnica n. 26 APAT - 1987

26. DM 14 luglio 70 - Livelli di smaltimento in esenzione di rifiuti solidi (abrogato)

27. Le condizioni di esenzione del DM 14 luglio 1970 nella disciplina di legge attuale sostituite dall’esenzione generale per lo smaltimento di rifiuti alle seguenti condizioni: • concentrazione fino a 1 Bq/g • tempo di dimezzamento inferiore a 75 giorni • rispetto delle norme del D. L.vo n.22/1997 • Negli altri casi: livelli di rilascio stabiliti caso per caso in base a riferimenti di dose

28. Guida Tecnica n. 26: Limiti di concentrazione per rifiuti di II categoria condizionati

29. RIFIUTI RADIOATTIVI ATTUALMENTE PRESENTI NEI SITI ITALIANI

30. RIPARTIZIONE NELLE TRE CATEGORIE

31. RIFIUTI PREVISTI DALLO SMANTELLAMENTO DEGLI IMPIANTI NUCLEARI ITALIANI

32. FASI DELLA GESTIONE PRODUZIONE • Impianti nucleari • (esercizio e • disattivazione) • Riprocessamento • combustibile • Impieghi di materie • radioattive • (medici, industriali, • di ricerca) RACCOLTA e TRASPORTO TRATTAMENTO e CONDIZIONAMENTO STOCCAGGIO TEMPORANEO SMALTIMENTO

33. RACCOLTA • Attività di intermediazione, associata o meno al • trasporto dei rifiuti o a fasi successive della gestione • Disciplinata dalla legge (art. 31 D. L.vo n. 230/1995 e • s.m.i.)

34. TRATTAMENTO Complesso di operazioni che, mediante l’applicazione di processi chimici e/o fisici, modificano la forma fisica e/o la composizione chimica dei rifiuti radioattivi, con l’obiettivo principale di operare una riduzione del volume e/o di preparare i rifiuti radioattivi alla successiva fase di condizionamento

35. PROCESSI DI TRATTAMENTO • evaporazione • filtrazione • scambio ionico • precipitazione • incenerimento • supercompattazione • ……………….

36. Supercompattatore

37. TRASMUTAZIONE • Trasformazione di radionuclidi a vita lunga in radionuclidi a vita breve: • fissione degli attinidi • cattura neutronica o altre reazioni per prodotti di fissione • (es Tc99 (t1/2 2,13 * 105 a) + n Tc100 Ru100 (t1/2 15,8 s)+ b) • Plutonio utilizzabile nel combustibile MOX per reattori termici • Altri attinidi fissionabili nei reattori veloci • Migliori rendimenti e maggiore sicurezza con sistemi sottocritici guidati da acceleratori di protoni con produzione di neutroni tramite spallazione • Alcuni impianti sperimentali in corso di realizzazione

38. CONDIZIONAMENTO Processo effettuato con l’impiego di un agente solidificante all’interno di un contenitore allo scopo di produrre un manufatto (rifiuti radioattivi condizionati + contenitore) nel quale i radionuclidi sono inglobati in una matrice solida al fine di limitarne la mobilità potenziale

39. Solidificazione: Condizionamento dei rifiuti liquidi o semiliquidi con produzione di una matrice solida omogenea Inglobamento: Condizionamento dei rifiuti solidi con produzione di una matrice solida eterogenea

40. Nel caso di rifiuti solidi secchi al di sotto di determinati limiti di concentrazione è ammesso lo smaltimento senza condizionamento (Guida tecnica n. 26)

41. Proprietà dell’agente solidificante • Compatibilità fisica e chimica con i rifiuti • Omogeneità • Insolubilità e impermeabilità • Resistenza meccanica • Resistenza al calore e alle radiazioni • Stabilità nel tempo

42. Principali tecniche di condizionamento: Cementazione: per rifiuti con contenuti di a emettitori e produzione di calore limitati Vetrificazione: per i rifiuti ad alta attività e lunga vita

43. “pizze” condizionate in matrice cementizia

45. STOCCAGGIO TEMPORANEO • Effettuato presso depositi ingegneristici idoneamente attrezzati, al fine di - consentire un eventuale abbattimento del calore di decadimento prodotto - attendere la disponibilità di un sito di smaltimento - attendere la disponibilità di altre soluzioni di lungo termine - ……………… • Situazione italiana: una decina di depositi di raccolta

46. Requisiti per i depositi temporanei(Guida tecnica n. 26) • Ispezionabilità dei manufatti • Protezione da agenti meteorici • Protezione da eventi esterni (sisma, tromba d’aria) • Sistemi di drenaggio con possibilità di raccolta e campionamento dei liquidi drenati • Sistemi antincendio commisurati al carico di fuoco • Inaccessibilità ai non addetti

48. SMALTIMENTO Collocazione dei rifiuti, secondo modalità idonee, in un deposito, o in un determinato sito,senza intenzione di recuperarli (D. L.vo n. 230/1995 e s.m.)Idee e pratiche del passato:- Interramento - Affondamento in mare - …………

49. Interramento Praticato anche in Italia negli anni’60 e ’70 Rifiuti interrati presenti in diversi siti nucleari Oggi recupero dei rifiuti interrati

50. Affondamento in mare • - Pratica iniziata nel 1946 nel Pacifico orientale e • proseguita anche nell’Atlantico e nell’Artico • - Nel 1972 Convenzione di Londra vietava • l’affondamento di rifiuti ad alta attività (in vigore • dal 1975) • Nel 1983 moratoria volontaria per tutti i rifiuti • Nel 1993 estesa la convenzione a tutti i rifiuti radioattivi