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FAQ sull’Energia Nucleare [v1.0] – parte 3 – SICUREZZA

Ecco a voi la seconda parte, più incentrata sugli aspetti a proposito della sicurezzadell’Energia Nucleare

 

Quale è la dose ambientale?

Risposta breve

La dose ambientale è di qualche mSv annui, in Italia è mediamente di 2-3mSv annui per persona.

Risposta lunga

La dose ambientale è la dose (vedi domanda “cos’è la dose?”) assorbita dall’ambiente dall’uomo qualsiasi cosa egli faccia. Questa dose in italia è di circa 2-3mSv con discrete differenze regionali e locali rispetto alla media nazionale.

La dose ambientale si può suddividere in macrocategorie, per fonte di origine e può essere di origine antropica o naturale.

Gran parte della dose ambientale è dovuta ai radionuclidi naturali, in particolar modo dal radon, un gas nobile radioattivo che fa parte della normale catena di decadimento dell’uranio. Questo gas, molto pesante, si concentra soprattutto nelle case vecchie e negli scantinati; nelle case vecchie perché sono quelle in cui sono presenti più fessurazioni nelle fondamenta, da cui traspira il gas, e gli scantinati perché, data l’elevata densità, tende a ristagnare in basso e perchè mancano di aerazione. Per questo motivo abitare a piani superiori del piano terra e areare bene i locali riduce consistentemente la dose annuale assorbita da una persona.

Altre notevoli fonti di dose sono il potassio-40 ed il carbonio-14, che sono naturalmente presenti in natura, e si depositano nei cibi e in tutti i materiali. Il cibo, in generale, contribuisce per circa il 10% alla dose totale assorbita. In particolare le banane, ricche di potassio, sono prese a parametro di paragone per quanto riguarda la dose, tanto da aver indotto negli scorsi anni a istituire una unità di misura normalizzata alla “dose equivalente da banana” (Banana Equivalent Dose), corrispondente a 0.1 microSv che è stato calcolato essere la dose relativa ad una banana (il calcolo è indicativo: in realtà il livello di potassio nel corpo viene mantienuto circa costante quindi, se il livello è sufficiente per le esigenze dell’organismo, quando si mangia una banana non si deposita solamente nuovo potassio ma viene anche rimpiazziato il vecchio ed in tal caso il contributo in termine di dose è molto più piccolo).

Altra grande categoria di fonti sono i raggi cosmici, queste sono radiazioni ad alta ed altissima energia provenienti dall’universo (ma principalmente dalla nostra galassia) che contribuiscono alla dose, se le prime fonti sono distribuite abbastanza uniformemente nel mondo (sebbene con notevoli eccezioni regionali), i raggi cosmici sono distribuiti uniformemente nel globo per superficie la dose ricevuta incrementa notevolmente al salire dell’altitudine: andando in montagna o compiendo un viaggio aereo si riceve una maggiore dose di raggi cosmici. Si calcola infatti che un normale viaggio sull’atlantico con un normale aereo di linea (in passato l’utilizzo di un concorde dava infatti risultati differenti, visto che ad un tragitto più rapido si doveva aggiungere una correzione dovuta ad una quota di volo notevolmente superiore) somministra una dose ai passeggeri pari ad una radiografia toracica. Andare ancora oltre, cioè sulle basi spaziali, aumenta ancora notevolmente la dose assorbita da raggi cosmici e introduce nuovi tipi di altre fonti, che viene solo parzialmente compensata dalla mancanza delle altre fonti.

Esiste poi una terza grande categoria in cui è ascrivibile la dose ambientale, e quella è dovuta alle attività umane. In questa terza fascia la parte preponderante è causata dalle attività mediche. Queste attività, benché compiute da una ristretta fascia della popolazione, contribuiscono notevolmente all’aumento della dose totale. Fare una TAC, una PET o una radiografia comportano un assorbimento di svariati mSv, fare un ciclo di radioterapia comporta una dose totale anche dell’ordine Sv. Questi contributi, anche se suddivisi su una grande popolazione, comportano un contributo significativo.

Nei paesi dove sono presenti le centrali nucleari contribuiscono per frazioni molto piccole rispetto alla dose ambientale totale, così come i residui dell’incidente di Chernobyl e dei test degli armamenti nucleari durante la guerra fredda.

[Cf. Rapporto EPA sulla Radiazione]

 

Se avessimo delle centrali funzionanti in Italia, le radiazioni assorbite dagli abitanti della penisola superebbero le dosi attuali?

Risposta breve

Ogni centrale nucleare ed in generale ogni impianto che tratta radioisotopi (anche gli ospedali) rilascia nell’ambiente radionuclidi. Questi però sono rilasciati sempre in quantità regolamentate perchè non superino i valori massimi stabiliti per legge e ritenuti non nocivi dalla comunità scientifica internazionale. Le misure che sono state eseguite dal governo tedesco riferiscono contributi di circa lo 0.5% rispetto alla dose naturale media, corrispondenti a circa 1 viaggio intercontinentale o alla dose di potassio-40 contenuta in 100 banane.

Risposta breve

Per un abitante europeo i contributi della dose naturale (vedi domanda “cos’è la dose?” e “qual’è la dose ambientale?”) assommano in media a 2-3mSv annui, con oscillazioni comprese fra 1.2 e 4.6 mSv per il 95% della popolazione, provenienti da fonti naturali: generalmente inalazione di Radon, ingestione di radionuclidi dal cibo e contributo dei raggi cosmici e di altri radionuclidi presenti nei materiali che ci circondano. Questo contributo varia molto a seconda degli usi e costumi locali, ad esempio case in legno e maggiormente ventilate trattengono meno Radon al loro interno, e dalla locazione geografica che può essere più o meno ricca di radionuclidi naturali o più ad alta quota, dove i raggi cosmici sono meno schermati dall’atmosfera.

Le cure mediche sono un’altra fonte di radiazioni ionizzanti a cui l’uomo moderno è sottoposto, che varia da 0.1 mSv di una piccola radioagrafia ai 20mSv o oltre di un trattamento radioterapeutico, e sono stimabili in media come 0.5mSv annui per abitante, così come altri contributi provenienti dal luogo di lavoro o dalle abitudini personali (i già citati viaggi aerei ad esempio).

Anche il fallout radioattivo dei test nucleari passati e dell’incidente di Chernobyl contribuisce alla dose annua, tuttavia decadendo sensibilmente di anno in anno nel 2010 costituiscono oramai una piccola frazione della dose totale assorbita, ovvero circa a 0.01 mSv annui a persona. Lo stesso studio riferisce, nei dintorni delle centrali, contributi dello stesso ordine (0.01mSv) provenienti dagli impianti, con picchi di 0.02 mSv annui in alcuni impianti, mentre esternamente a molti impianti non vi è alcun misurabile contributo alla radiazione di fondo naturale (e quindi una dose inferiore a 0.0001mSv/y a persona).

Quindi, in luce di queste misure, le centrali nucleari, come ogni impianto che maneggia e utilizza radionuclidi, diffondono radiazioni nell’ambiente, tuttavia, grazie agli assidui controlli, queste radiazioni sono decisamente inferiore rispetto al contributo naturale e quello proveniente dalle altre attività umane.

Addirittura, a rigore scientifico, parlando di contributi alla dose annua assorbita da una persona le centrali nucleari non dovrebbero neppure venire citate: se si costruisce un tavolo con una precisione centimetrica non ha senso utilizzare strumenti che misurano contributi nell’ordine di decimi di millimetro, allo stesso modo considerando la dose totale assorbita annualmente da una persona, che ha fluttuazioni nell’ordine del mSv, non ha senso contemplare effetti centinaia di volte più flebili.

Esistono assicurazioni pronte a coprire i rischi del nucleare?

Risposta breve

Sì, nel mondo anglosassone esistono anche intere associazioni che raccolgono le assicurazioni private che si occupano di impianti nucleari. Tuttavia, come per ogni assicurazione, anche quelle sugli impianti nucleari coprono fino ad una franchigia massima oltre al quale lo stesso proprietario dell’impianto deve prodigarsi per il rimborso dei danni.

Risposta lunga

Negli USA, è attiva ANI (American Nuclear Insurers)[1] che è un pool di aziende assicuratrici private, in cui sono presenti anche aziende non USA (Es. Lloyds di Londra), creato appositamente per fare fronte agli incidenti nucleari per conto dei soci. Strutture simili esistono in Canada (NIAC - Nuclear Insurance Association of Canada) ed in Inghilterra (NRI – Nuclear Risk Insurers Limited). Anche l’Europa si sta organizzando sullo stesso modello per sostituire i sistemi dei vari stati oggi operanti. I gestori non sono i finanziatori di tali aziende ma pagano un premio e contribuiscono al fondo statale aggiuntivo. [2]

Tuttavia, come per tutte le grandi aziende e complessi industriali non è assicurato totalmente ma fino ad una franchigia massima: prendendo spunto dall’incidente alla piattaforma petrolifera nel golfo del messico, una assicurazione copre i danni inerenti quello che accade sul complesso o nelle immediate vicinanze, se il danno è maggiore l’assicurazione non copre più i danni e tutto viene pagato direttamente dal proprietario del complesso industriale. I casi della Deepwater Horizon e gli iniziali rimborsi dalle TEPCO sono quindi un palese esempio di come una società energetica fronteggi i danni derivanti da incidenti nei propri impianti.

 

Cosa è la scala INES?

Risposta unica

È una scala di valutazione di un evento in zone nucleari o che interessi materiale radiologico. La scala è suddivisa in 7 gradi più un grado 0, che indica che l’evento non ha avuto nessuna conseguenza radiologica né locale (in zona controllata) né generale (fuga), ma che è una deviazione dal normale funzionamento dell’impianto; il grado 7 invece è la massima contaminazione possibile, cioè globale, e fino ad ora è stato raggiunto solo dall’incidente di Chernobyl e da quello giapponese di Fukushima (questo però è un grado dato dalla somma di 3 incidenti di categoria 5 ed altri minori).

Dal grado 0 al grado 3 si tratta di deviazioni più o meno gravi dal normale funzionamento senza rischi radiologici per la popolazione, dal livello 4 in poi si parla di veri propri incidenti nucleari con coinvolgimento della popolazione civile.

 

Un reattore nucleare può esplodere come una bomba?

Risposta breve

No, è fisicamente impossibile, anche se tutto l’uranio fosse concentrato in una piccola zona e non diluito dagli altri componenti interni del reattore, è impossibile una esplosione nucleare dello stesso, per l’impossibilità che si crei una massa sovracritica a causa del basso arricchimento dell’uranio.

Risposta lunga

La risposta è no, e questa si ricava da varie considerazioni.

Innanzitutto si deve capire come fa ad esplodere un ordigno nucleare: una massa di uranio naturale decade naturalmente, cioè si tasforma in altri elementi di massa inferiore tramite decadimento radioattivo, una piccola porzione dei decadimenti della massa di uranio sono fissioni spontanee date dall’U235, vista la scarsità dell’U235 e visto che l’U235 si fissiona molto facilmente con neutroni rallentati e non con neutroni veloci (cioè appena prodotti da una reazione di fissione) il numero di fissioni spontanee si mantiene a porzioni risibili del totale. Aumentando la concentrazione di U235, si riesce a compensare la scarsa probabilità di fissione tramite l’aumento dei “bersagli validi” da colpire. Raggiungendo concentrazioni molto elevate (di solito sono al 90-95% per diminuire i volumi) si riescono a costruire ordigni in grado di esplodere autonomamente quando raggiungono una massa critica minima (cioè la massa dell’ordigno riesce a compensare le fughe di neutroni tramite la produzione interna di neutroni). Da ciò, se anche tutta la massa di uranio fosse concentrata e non diluita con l’acqua del circuito primario o i materiali che costituiscono gli elementi di combustibile, è impossibile per questo entrare in fissione spontanea esplosiva, per qualsiasi massa di combustibile presa in considerazione perchè manca dell’arricchimento minimo sufficiente.

 

Che differenza c’è fra scorie radioattive e prodotti di fissione?

Risposta breve

Le scorie radioattive è la catalogazione generica di un rifiuto contenente radioisotopi, questi rifiuti però si suddividono in tre categorie, rifiuti a basso, medio ed alto livello, in base alla concentrazione ed alla “durata di radiotossicità” dei radioisotopi in esso contenuto. I prodotti di fissione sono quelli che vengono generati dalla fissione dell’uranio, queste scorie radioattive sono i rifiuti di alto livello. Tutti gli altri rifiuti sono rifiuti di livello inferiore, che sono materiali contaminati o attivati e per cui le precauzioni per il loro mantenimento in sicurezza sono notevolmente inferiori, mentre la loro “durata radiotossica” va dalle poche decine alle poche centinaia di anni.

Risposta lunga

Non esiste una sostanziale differenza fra scorie radioattive e prodotti di fissione, essendo i secondi una parte dei primi, è più che altro una differenza sulla loro origine.

“Scorie radioattive” è una catalogazione generica per tutti i rifiuti radiologici, cioè i rifiuti provenienti da origine di elettroproduzione, medica o industriale, dentro cui sono presenti radionuclidi. La loro presenza comporta infatti un condizionamento particolare di questi rifiuti, totalmente differente dai rifiuti normali o speciali. Le scorie radioattive sono suddivisibili in tre categorie di rifiuti, la I e la II categoria sono rifiuti “normali” in cui sono presenti dei radionuclidi, la loro radiotossicità durerà solo per qualche decennio, in genere si considerano 300 anni perchè i rifiuti passino dalla categorizzazione di rifiuti radiologici a rifiuti normali.

I rifiuti di III categoria sono i rifiuti più radiotossici, questi hanno in genere anche la durata più lunga, con ordini di grandezza superiori alle migliaia di anni (vedi domanda “Il combustibile esausto è radioattivo per 10mila anni?" e Non si sono ancora trovate soluzioni per le scorie e ci sommergeranno?). Questi sono rifiuti in cui sono presenti grandi concentrazioni di radionuclidi o sono derivanti dalla concentrazione di rifiuti radiologici di categorie inferiori (come ad esempio togliere tutta la parte organica o la parte metallica dei componenti e lasciare un rifiuto concentato). La parte preponderante dei rifiuti di III categoria sono però gli elementi di combustibile esausto, questi costituiscono la quasi totalità della radiotossicità di tutti i rifiuti radiologici, concentrati in una piccola parte dei rifiuti totali. Negli elementi di combustibile sono presenti 4 categorie di elementi: è presente indicativamente oltre il 90% di uranio in vari isotopi, circa l’1% di plutonio, lo 0.1% di attinidi minori e circa il 5% di prodotti di fissione.

I prodotti di fissione sono i “pezzi di nuclei” derivanti dalla fissione degli atomi di uranio, la maggiorparte di questi elementi di fissione sono isotopi stabili ma non separabili via chimicamente dagli atomi radioattivi, poi sono presenti elementi a vita media, quali d esempio stronzio-90 e cesio-137. Quando un atomo di uranio si fissiona, si spacca solitamente in due frammenti e 2 o 3 neutroni, i frammenti sono nuovi atomi e sono quelli che sono propriamente detti “prodotti di fissione”.  

Cosa è il Riprocessamento?

Risposta breve

Il riprocessamento è un processo chimico che consente di riutilizzare il combustibile esausto che esce da un reattore nucleare, questo viene separato nelle sue tre componenti: Uranio, Plutonio, Prodotti di fissione+attinidi minori. Alla fine del processo, l’Uranio può essere mandato ad un nuovo arricchimento, il plutonio è mandato per la produzione diretta di nuovo combustibile sotto forma di MOX, prodotti di fissione e AM sono le scorie vere e proprie che verranno vetrificate e stoccate in appositi siti.

Risposta lunga

Il Riprocessamento è un processo chimico che consente di riutilizzare il combustibile esausto proveniente da un reattore nucleare. In questo processo si hanno molti vantaggi, il combustibile è alla fine “confezionato” in varie forme perchè venga poi mandato ognuno ad una destinazione differente, con miglioramento dell’efficienza del processo produttivo, diminuzione della richiesta di uranio da miniera e minori problemi di stoccaggio delle scorie radioattive propriamente dette.

Nel processo, vengono separati Uranio, Plutonio e prodotti di fissione con Attinidi Minori. L’uranio è mandato ad un nuovo processo di arricchimento per creare nuovo combustibile, il plutonio è mandato a produrre combustibile MOX. Queste due vie consentono una significativa diminuzione della richiesta dell’uranio da miniera, con conseguenti minori costi di approvvigionamento ed allungamento della vita delle riserve oggi conosciute. Nella terza via passano i prodotti di fissione e gli attinidi minori, questi vengono vetrificati e sistemati in appositi contenitori, pronti per il condizionamento definitivo.

Il riprocessamento ha notevoli vantaggi, oltre a diminuire la richiesta di uranio da miniera, diminuisce notevolmente il volume delle scorie da condizionare (in un reattore, indicativamente il 95% dell’uranio iniziale è ancora presente, sotto forma di uranio o plutonio, quest’ultimo in quantità di circa l'1% sul totale), oltre a questo, le scorie risultanti sono molto meno radiotossiche di quanto lo sono in partenza, visto che è tolta la componente “plutonio” che è rimandata in circolo. Questa parte del combustibile ha una “persistenza” nell’ambiente molto elevata, una scoria da reattore (il combustibile esaurito) senza riprocessamento raggiunge livelli di radiotossicità pari a quelli del minerale di partenza in circa 300.000 anni (l’uranio naturale ha una radiotossicità estremamente bassa e a lungo tempo di dimezzamento), con riprocessamento invece si raggiungono gli stessi livelli in circa 10.000 anni, quindi oltre un ordine di grandezza in meno.

[1]

Per commenti, scrivimi ad andrea (punto) idini (at) gmail (punto) com. Static web, no cookies collected.