Capitolo 1
Dal nucleare
l'energia più sicura e pulita

Capitolo 2
Vivere con le radiazioni

Capitolo 3
L'incidente di Cernobyl:
i danni maggiori  vennero dai media

Capitolo 4
Le scorie nucleari non rappresentano un rischio

Capitolo 5
Il riprocessamento del combustibile nucleare

Capitolo 6
Le origini aristocratiche dei movimenti verdi

Capitolo 8
Il WWF in Africa

Capitolo 9
Il mondo poco pacifico
di Greenpace
 

Appendice

Il rischio di cancro per basse
dosi di radiazioni
Una confutazione completa della "Linear no Threshold Theory (LNT)"
Prof. Bernard L. Cohen


Una misura scientifica del rischio nucleare
Prof. Bernard L. Cohen


 

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Il problema delle scorie nucleari è quello che ha influenzato più negativamente l'opinione pubblica sull'energia nucleare. Malgrado non vi sia nessun problema tecnico, sia per per la gestione dei rifiuti nucleari che per trattamento o il riciclaggio dei rifiuti, normalmente si ritiene che il problema dei rifiuti nucleari non sia stato risolto. Quest'idea è stata inculcata in più di venti anni di intensa propaganda fino ad arrivare a gesti eclatanti come quelli di Greenpace, la più estremista delle organizzazioni ambientaliste, con l'assalto a navi o treni che trasportavano i rifiuti nucleari.
L'obbiettivo principale di Greenpace è sempre stato quello di avere grande risonanza sui media non di affermare la validità scientifica delle sue proposte. In genere quando si segnala un problema e si deformano esageratamente i fatti per sostenere una teoria palesemente falsa si commette una frode che  può essere anche punita penalmente. Nel campo dell'ecologia questa pratica è stata ed  è così diffusa  che è sorprendente che la magistratura, anzi le magistrature di vari paesi, siano intervenute così poco al riguardo. Per esempio Greenpeace ha giustificato i suoi attacchi contro le navi Akatsuki Maru (1992) e Pacific Pintail (1999), che trasportavano materiale radioattivo in Giappone, dicendo che, se fossero affondate avrebbero portato il veleno negli oceani contaminandoli per migliaia di anni e provocando un immane disastro. Si tratta di affermazioni palesemente false. Ci sono Regolamenti internazionali che disciplinano il trasporto dei rifiuti di materiale radioattivo estremamente rigorosi. Tali regolamenti sono frutto di ricerche e test scientifici fatti proprio per eliminare il rischio che i radionuclidi trasportati possano fuoriuscire dagli appositi contenitori e finire in mare. Come vedremo il mare ha inoltre una grande capacita, molto più dell'ambiente terrestre, di diluire e ridurre quindi la pericolosità  del materiale radioattivo al suo interno, tanto che in pochi anni il pericolo della radioattività sarebbe ridotto fino ad annullarsi.

Cosa sono  e come sono classificati i rifiuti nucleari.

I rifiuti nucleari non vengono solo dalle centrali nucleari, ma anche dagli ospedali, dai centri di ricerca, dall'industria. Essi, sono classificati in tre categorie, a seconda del livello di radioattività: basso (low livel waste - LLW), intermedio (medium livel waste  - MLW) ed alto (higt livel waste -  HLW). Esempio di rifiuti a basso livello sono costituiti dagli indumenti usa e getta usati nelle centrali nucleari e negli ospedali: guanti, tute, siringhe,cateteri etc.; il 90% (in volume) dei rifiuti radioattivi prodotti appartengono a questa categoria, ma contengono solo il 1% della radioattività di provenienza antropogenica. Rifiuti a livello intermedio sono, per esempio, quelli costituiti dall'incamiciatura del combustibile, richiedono schermatura, e costituiscono il 7% del volume dei rifiuti radioattivi prodotti nel mondo (contengono solo il 4% della radioattività). Al contrario i rifiuti ad alto livello costituiscono solo il 3% del volume dei rifiuti radioattivi prodotti ma contengono il 95% della radioattività. Tipico esempio di rifiuti HLR è il combustibile esausto delle centrali
nucleari. I rifiuti di basso livello (LRW) hanno una radioattività minore di 0,01 Curie/ kg che è 1.000 milioni di volte minore della radioattività che hanno i rifiuti di alto livello (HLW).

I rifiuti a basso e medio livello. I paradossi delle normative dovuti all'ideologia

Il caso più semplice da trattare è ovviamente quello dei rifiuti a basso livello per i quali non ci sono problemi o paure sollevate ad arte dai movimenti ambientalisti.  Per essi il il problema si riduce a mantenerli in deposito, anche presso gli stessi siti ove sono stati prodotti, per i pochi anni necessari al loro decadimento, dopo di che possono essere smaltiti come rifiuti convenzionali.
Anche per i rifiuti a livello intermedio lo smaltimento non presenta problemi. Per questi rifiuti, a valle del trattamento con il quale si riduce il loro volume, ad esempio comprimendoli, la prima operazione che si compie è il condizionamento che consiste nell’inglobare (o, nel caso di liquidi, solidificare) i rifiuti all’interno di una matrice solida, tipicamente cemento. Con questa operazione, la radioattività resta imprigionata in una massa inerte, che costituisce una prima barriera tra la radioattività stessa e l’ambiente. I rifiuti così condizionati sono poi posti  in depositi dove devono rimanere per qualche centinaio di anni fino al loro decadimento.  I depositi definitivi per materiali a bassa e media attività sono di tipo superficiale (Francia, Spagna) o sotterraneo (Germania, Svezia). Depositi di questo tipo sono in esercizio in quasi tutti i paesi industriali. Essi sono progettati per isolare i materiali dalla biosfera per 300 anni; trascorso questo periodo si può perdere memoria del deposito, in quanto i materiali in esso ospitati hanno raggiunto livelli di radioattività analoghi a quelli del fondo naturale.
La normativa anche per il trattamento dei rifiuti LLW è rigida, come avviene per la maggior parte delle disposizioni regolamentari sulle tecnologie nucleari, però presenta parecchie incongruenze. Nessuno menziona  che i rivelatori di fumo contengono Iodio-134 e Americio-241 entrambi radioattivi, e chi li istalla, in molti paesi, non è obbligato a seguire la normativa che si applica ai rifiuti LLW. La stessa cosa avviene per i quadranti luminosi degli strumenti degli aeromobili che contengono Trizio e per le note lampade a gas o a benzina Coleman con retino al Torio, e queste sono solo alcune delle incongruenze.
Nel campo della medicina il problema dei rifiuti nucleari assume spesso forme paradossali. Per fare diagnosi e curare una paziente malato di tiroide si inietta nel paziente una piccola quantità di Iodio-131. Una volta iniettato il 99% dello Iodio-131 (radioattività beta) rimane all'interno del corpo del paziente, mentre il restante 1% rimane nell'ago e nella sonda con cui viene iniettato e che subito diventa rifiuto radioattivo LLW e come tale viene normalmente smaltito.
Lo Iodio-131, che ha una tempo di vita media di 8 giorni, assorbito dal paziente viene invece smaltito normalmente attraverso l'urina. I pazienti non sono obbligati a deporre la loro urina in speciali contenitori fino a quando tutta la radioattività del lo Iodio-131 è scomparsa. Nessun esponente di Greenpace ha mai fatto manifestazioni o atti contro gli ospedali per difendere le fogne da tale "inquinamento radioattivo". Ovviamente la quantità di Iodio-131 che va nelle fogne è così piccola che non provoca nessun problema. Ma perchè dovremmo poi preoccuparci dell'1% di questo Iodio che rimane nelle siringhe e smaltirle come rifiuto LLW quando il 99% dello iodio radioattivo viene invece smaltito normalmente nelle fogne?
I regolamenti spesso riflettono la stupidità e il conformismo "politicamente corretto" che hanno portato molti politici e amministratori a dichiarare città o intere regioni "aree denuclearizzate".
Anche il corpo umano contiene radioattività; circa 0,1 microcurie dal Potassio-40 e 0,1 microcurie dal carbonio-14. Secondo le normative dell'EPA  degli USA per gestione dei rifiuti LLW, a causa  di questa radioattività, il corpo umano,  non potrebbe essere sepolto o cremato, ma dovrebbe essere smaltito come rifiuto nucleare a basso livello, cosa che fortunatamente non viene fatta.
Molti rifiuti contenenti piccole quantità di radioattività vengono trattati al di fuori delle leggi che governano i rifiuti LLW solo per il fatto che provengono da attività che non sono "nucleari". Ricordiamo che ci sono cinque milioni di tonnellate di ceneri di carbone prodotte da una centrale a carbone per ogni tonnellata di scorie nucleari prodotta da una centrale nucleare a parità di energia prodotta.Sir Walter Marshall del Central Electricity Generation Board della Gran Bretagna nel 1988 suscitò sgomento annunciando: "all'inizio di quest'anno, l'Inghilterra ha gettato nel Mare d'Irlanda 400 chilogrammi di Uranio". Questa dichiarazione provocò immediatamente 14 interrogazioni parlamentari e fu riportata  nella prima pagina di tutti  i giornali inglesi.  In seguito Marshall aggiunse: "vi informo che ieri Il CEGB (Central Electricity Generation Board) ha rilasciato circa 300 libbre di sostanze radioattive in mare e che la stessa cosa è stata fatta il giorno precedente e anche oggi ci accingiamo a fare la stessa cosa. In realtà, è ciò che facciamo ogni giorno da anni. Gli impianti a carbone delle nostre centrali elettriche producono rifiuti tra cui ci sono 'rifiuti nucleari '. Noi semplicemente li chiamiamo ceneri da carbone". C'è una sola parola per spiegare il comportamento dei media e dei parlamentari inglesi in questo caso: paranoia. La stessa cosa accade in tutto il mondo quando si parla di rifiuti nucleari.
Nessuno al contrario ha mai menzionato che l'unico settore che ha assunto la responsabilità di gestire adeguatamente il rifiuti fin dall'inizio è stato il settore nucleare, e che malgrado la paura inculcata nella popolazione mai nessuno è stato ferito o contaminato durante lo stoccaggio o il trattamento dei rifiuti nucleari nonostante ci siano centrali di potenza in funzione fin dagli anni 60 e attualmente ci sono 437 reattori nucleari in funzione nel mondo.

I rifiuti ad alto livello

Questi rifiuti detti anche "scorie nucleari" sono le "ceneri" prodotte dalla reazione nucleare nei reattori. I principali componenti sono i prodotti di fissione e gli attinidi transuranici. Un reattore del tipo PWR scarica annualmente da 40 a 70 elementi di combustibile, un BWR da 120 a 200,rispettivamente circa 462 e 180 Kg di uranio per elemento (assembly). Dopo 3 anni di permanenza all’interno del reattore il combustibile passa così alle piscine di raffreddamento; si sono formati in totale circa 350 nuclidi differenti, 200 dei quali radioattivi. Si ha, in media, la seguente composizione: 94% uranio 238; 1% uranio 235 (elementi presenti in natura e quindi considerati non pericolosi);  3÷4% prodotti di fissione (15 Kg), quali cesio, stronzio, iodio, tecnezio, etc., elementi innocui dopo qualche centinaio di anni di custodia in  appositi depositi. Gli elementi di maggiore rischio sono i vari isotopi del plutonio che rappresentano l’1% delle scorie (5 Kg) e gli attinidi minori (nettunio, americio e curio; così chiamati perché prodotti in minore quantità nei reattori nucleari tradizionali) che sono solo lo 0.1 % . Un tipico reattore nucleare della potenza di 1000 MW produce una media di (60 x 462) Kg nel caso del PWR e  (160x 189) Kg nel caso di BWR, circa 30 tonnellate all'anno di combustibile irraggiato, le scorie HLW.
In un programma nucleare pianificato e sviluppato in modo razionale, il combustibile esaurito dovrebbe essere portato in un impianto di riprocessamento dove con processi chimici sarebbero estratti il 99,5% dell'Uranio e del Plutonio che verrebbero quindi riutilizzati per la fabbricazione di nuovo combustibile.
Nella Figura 1 a fianco è riportata la radiotossicità nel tempo del combustibile esaurito dopo il riprocessamento. Ci si riferisce in questo caso al combustibile prodotto in un anno di funzionamento di una centrale da 1000MW.
 Quello che rimane quindi  sono le scorie nucleari o rifiuti ad alto livello, che contengono quasi tutta la radioattività prodotta dal reattore, circa 1,5 tonnellate di materiale.
Questi rifiuti dopo essere stati incapsulati in una matrice di vetro al borosilicato, sono pronti per essere collocati in un apposito deposito, occupano un volume non superiore a 3-4 metri cubi, e hanno un peso di 15 tonnellate, in pratica un carico per un camion. Due milioni di volte più piccolo in peso e un miliardo di volte minore in volume dei rifiuti, "ceneri", di un simile impianto a carbone. Si osservi che la radiotossicità del combustibile esausto  decresce nel tempo e pareggia quella dell’uranio inizialmente caricato nel reattore solo dopo 250000 anni, Figura 1. Il contributo maggiore alla pericolosità delle scorie è dato dal plutonio:  tale contributo diventa l’80% dopo 300 anni e il 90 % dopo 500 anni. Dopo il plutonio i maggiori contributori sono gli attinidi minori (nettunio, americio e curio), che  contribuiscono per un ordine di grandezza minore del plutonio ma circa mille volte più dei prodotti di fissione.
 
La Figura 2 si riferisce alla radioattività dei  rifiuti nucleari   prodotti in un anno di funzionamento di un impianto da 1000 MW senza il riprocessamento.
Rispetto alla Figura 1 si nota che nei primi anni non ci sono sostanziali variazioni ma dopo 100.000 anni la radiotossicità del combustibile esaurito non riprocessato (Figura2) è 30 volte superiore a quella del combustibile esaurito riprocessato (Figura 1)

Dato che le scorie radioattive, al contrario dei rifiuti convenzionali, decadono nel tempo, si osserva che i prodotti di fissione sono pericolosi per circa 300 anni, gli attinidi minori per circa 10000, il plutonio per circa 250000 anni.
Un fattore importante dei rifiuti HLW è che si tratta di piccole quantità paragonate ai rifiuti di un impianto di potenza a carbone delle stesse dimensioni..
Si calcola che il 5% del ricavo della vendita dell'elettricità prodotta in una anno da un  impianto nucleare da 1000 MW sia più che sufficiente per lo smantellamento "decommissioning" di una centrale nucleare una volta terminato il suo esercizio che nel caso dei reattori di terza generazione come l'EPR arriva a 60 anni. Un altro 10 % serve per la gestione della parte finale del ciclo del combustibile, incluso il trattamento e lo stoccaggio dei rifiuti HLW nei depositi geologi.  Si tratta di cifre poco significative, attualmente i governi mettono da parte un prelievo di 0,1-0,2 centesimi di $ per kilowattora (ad esempio, 0,1 c $/ kWhnegli Stati per lUniti, 0,14 c $/ kWh in Francia) per assicurare  lo smantellamento dell'impianto e la gestione e lo smaltimento dei  rifiuti nucleari.

I depositi per i rifiuti ad alto livello

Per quanto riguardo lo smaltimento definitivo delle scorie nucleari, ci si orienta ormai in tutti i paesi del mondo verso depositi sotterranei costruiti in formazioni geologiche stabili. Il progetto del deposito consiste nella costruzione di barriere predisposte intorno al  materiale radioattivo in modo tale da ritardare il ritorno dei radionuclidi nocivi per l’uomo e per l’ecosistema nella catena biologica  per un intervallo di tempo dell’ordine dei millenni. Durante questo tempo  l’attività  delle scorie nucleari intanto andrà man mano riducendosi fino ad arrivare a a valori tali da non costituire un rischio significativo.
Le barriere sono di due tipi: ingegneristiche e naturali.
Le barriere ingegneristiche riguardano anzitutto la forma delle scorie che o possono essere trasformate, in formato ceramico, sotto forma di ossido (quindi scarsamente solubile), oppure inglobate in vetro (vetrificazione) al borosilicato (geologicamente stabile). C'è anche un metodo innovativo che prevede l’incapsulamento nei reticolo cristallini di minerali naturalmente stabili detto (Synthetic Rock). In genere i materiali ad alta attività (il 5% dei materiali radioattivi prodotti negli impianti nucleari) derivano principalmente dal riprocesssamento del combustibile nucleare esaurito. Dopo la separazione delle componenti riutilizzabili (95% del combustibile esaurito) la parte residua (5%) è inglobata a caldo in una matrice di vetro minerale all’interno di un contenitore in acciaio (flask). Il contenitore è chiuso mediante saldatura ed è avviato al deposito temporaneo. I flask sono successivamente inseriti all’interno di contenitori cilindrici corazzati (cask) aventi diametro di 2,5 m e altezza di 4,5 m, adatti al trasporto e allo stoccaggio di lungo termine all’interno di depositi idonei
.Le barriere naturali riguardano la natura dei siti e delle rocce e la disposizione delle falde acquifere. Sono da prendere in considerazione le rocce basaltiche per la loro consistenza e monoliticità o le miniere di sale nelle quali vi è la certezza dell'assenza dell'acqua, fin da tempi remoti.
Un esempio può essere considerato il sito USA scelto quale deposito permanente delle scorie nucleari. Si tratta del sito di Yucca Mountain, situato nel deserto del Nevada, a circa 100 miglia da Las Vegas. Tale sito stato sottoposto dal DOE (Department Of Energy)  a studi  geologici, idrologici, vulcanologici di tutti i tipi e le specie animali e vegetali accuratamente catalogate. Sono stati spesi 6 miliardi di dollari per lo studio del sito. L’EPA (Environmental Protection Agency), l’ente di controllo ambientale, ha richiesto per questo sito che 10.000 anni dopo la sua chiusura, la dose ricevuta dagli abitanti (raggio 70 Km) a causa dei radionuclidi depositati, sia non superiore a 15 mrem/anno. Per valutare l’esosità della richiesta, si noti che la dose media naturale è pari  più di 300 mrem/anno. Come se ciò non bastasse, recentemente tale lasso di tempo è stato oggetto di critiche, poiché ritenuto insufficiente e si è richiesto addirittura una aumento di tale periodo fino a 100.000 anni.
Queste misure derivano dal calcolo del tempo di ritorno della radiotossicità ai livelli di miniera, cioè il tempo necessario affinché la radiotossicità per ingestione delle scorie pareggi quella dell’uranio naturalmente presente in natura, si tratta della linea tratteggiata nella Figura 1 e 2.
Bisogna sempre considerare che qualunque sostanza radioattiva, in quanto tale, è soggetta a decadimento, ossia la sua pericolosità generalmente diminuisce nel tempo, al contrario di quanto accade con la tossicità chimica di sostanze come l’arsenico, che rimane costante. Poiché gli USA rientrano nella lista degli stati che hanno deciso, al contrario del Regno Unito, Francia e Giappone, di non riprocessare il combustibile esausto, i tempi di ritorno per le scorie non sottoposte al riprocessamento dei reattori USA sono dell’ordine di 250.000 anni, Figura 2.

Il calcolo del rischio delle scorie nucleari

Solo 0,02 la stima dei decessi causati dalle radiazioni dalle scorie nucleari  prodotte da un anno di funzionamento di  una centrale nucleare da 1000 MW.

Riportiamo come spiegazione uno studio fatto dal Prof.  Bernard L. Cohen

Nota sull'autore :
Dott. Giuseppe Filipponi, fisico nucleare,
docente, direttore della rivista Fusione Scienza e Tecnologia