La gestione di scorie nucleari e rifiuti radioattivi è possibile?

Quando si menzionano le centrali nucleari si sente spesso dire che “nessuno sa come gestire le scorie radioattive che producono”. In realtà questa è una cosa in buona parte falsa. D'altra parte è vero che ciò che esce da un reattore nucleare non si può certo gettare nella spazzatura con l’umido! In questo articolo cercheremo di fare chiarezza, andando a vedere non solo cosa sono e quante ne produciamo, ma anche come funziona il loro stoccaggio e la situazione in Italia.

La differenza tra scorie nucleari e rifiuti radioattivi

I rifiuti radioattivi sono materiali solidi o liquidi contaminati da sostanze radioattive. Occorre precisare che le scorie nucleari non coincidono con l’insieme dei rifiuti radioattivi: questi ultimi vengono infatti prodotti, oltre che dagli impianti nucleari, anche dalla medicina, da alcune industrie e da alcuni centri di ricerca.

Tipi di rifiuti radioattivi

I rifiuti radioattivi sono classificati in vari modi, a seconda della loro durata e dell’energia che emettono:

non perderti questo articolo

Che fine fanno i rifiuti radioattivi in Italia?

• I rifiuti di basso livello, ad esempio, richiedono di essere stoccati separatamente solo per un periodo limitato di tempo (pochi anni o decenni), poi sono diventati quasi del tutto inerti e si possono smaltire come rifiuti comuni.
• I rifiuti radioattivi di livello intermedio hanno attività più elevate e per questo vanno schermati anche durante il loro trasporto. Alcuni hanno tempi di dimezzamento molto brevi, altri possono richiedere anche qualche secolo di stoccaggio in sicurezza. Sia i rifiuti di basso livello che quelli di livello intermedio vengono abitualmente prodotti anche da quei Paesi che non fanno uso di energia nucleare, e infatti tutti i Paesi europei tranne l’Italia hanno uno o più depositi attrezzati per gestire questi rifiuti particolari.

• I rifiuti di alto livello sono quelli con livelli di attività tali da richiedere, oltre alla schermatura, anche un raffreddamento, almeno nelle fasi iniziali. Si tratta di materiali prodotti esclusivamente dalle centrali nucleari, e sono quelli a cui ci si riferisce abitualmente come “scorie”. Sono di difficile gestione perché contengono diversi elementi transuranici, caratterizzati da tempi di dimezzamento molto lunghi (anche di decine di migliaia di anni) e da emissioni prevalentemente di tipo alfa: questo significa che anche se l’attività è bassa (in Bq) l’energia emessa è comunque molto alta (in Gy). In Francia, dove l’energia nucleare fornisce il 70% del fabbisogno elettrico nazionale, le scorie nucleari sono poco più dell’1% del totale dei rifiuti radioattivi, ma contengono il 99% di tutta la radioattività artificiale.

Nessuno sa come risolvere il problema dei rifiuti radioattivi?

Se per i rifiuti radioattivi di livello basso e intermedio, lo stoccaggio temporaneo è più che sufficiente – si tratta, al più, di qualche secolo, meno di quanto restano nell’ambiente alcune plastiche – per le scorie nucleari propriamente dette si pone il problema di una gestione a lunghissimo termine, addirittura per centinaia di migliaia di anni. Filosoficamente, l’idea di lasciare in eredità al pianeta un rifiuto pericoloso per un tempo così lungo può comprensibilmente far storcere il naso. Ma dal punto di vista scientifico in realtà la soluzione esiste: si tratta semplicemente di trovare dei luoghi geologicamente stabili e isolati e seppellire lì questa spazzatura millenaria.
Sembra un’impresa impossibile, ma in realtà non lo è: i tempi-scala della litosfera sono infatti parecchio lunghi, tanto che i mutamenti geologici avvengono su scale di milioni, quando non decine di milioni di anni. Si tratta di un approccio che in realtà noi seguiamo già con moltissimi rifiuti di altro tipo: le scorie radioattive non sono infatti più pericolose di moltissimi rifiuti tossici non trattabili che vengono prodotti in varie attività di tipo industriale, e che noi oggi seppelliamo in luoghi sicuri, dove resteranno per sempre (notare che, a differenza dei rifiuti radioattivi, quelli che hanno una tossicità di tipo chimico non hanno un livello di pericolosità destinato a ridursi nel tempo).

Stoccaggio: c'è chi dice che “non è una soluzione!”

A chi non è familiare con quello che è il back-end dei beni di cui facciamo uso come specie (inclusa l’energia), la soluzione di uno stoccaggio così a lungo termine può facilmente sembrare un "nascondere il problema". Quando pensiamo ad un problema “risolto”, in effetti, non pensiamo a qualcosa di accantonato, pensiamo a qualcosa che non c’è più. In realtà l’approccio del confinamento è quello che seguiamo con quasi tutti i rifiuti che produciamo: li mettiamo in discariche più o meno isolate dall'ambiente e aspettiamo che i processi naturali facciano il loro corso, che in alcuni casi può anche richiedere tempi lunghissimi.
Di recente però come specie abbiamo sviluppato il concetto di “economia circolare”, per cui invece di aspettare i tempi-scala della natura siamo noi stessi a far rientrare nei nostri processi produttivi i materiali di cui ci liberiamo. Questo concetto è applicabile anche alle scorie nucleari: la maggior parte degli elementi transuranici di cui abbiamo parlato prima sono infatti fissili (quindi possono essere rotti per ottenere energia) o fertili (possono essere trasmutati in elementi fissili tramite bombardamento neutronico). Dunque quantomeno la componente a lunga emivita delle scorie nucleari è completamente riciclabile. Oggi però questa via è ancora poco praticata e i reattori a spettro veloce (quelli in grado di smaltire gli elementi transuranici delle scorie nucleari) sono ancora poco diffusi, principalmente per via del fatto che sono abbastanza costosi: la situazione cambierà probabilmente in futuro, man mano che sempre più Paesi investiranno nei reattori di quarta generazione.
Una volta che gli elementi transuranici sono stati fissionati, gli unici prodotti di scarto rimanenti sono i frammenti di fissione, cioè gli atomi generati dalla rottura dei nuclei di Uranio, Plutonio, etc. Si tratta ancora di elementi altamente radioattivi, ma con tempi di dimezzamento molto più brevi e modalità di decadimento principalmente beta e gamma, che pertanto richiedono di essere stoccati per molto meno tempo (alcune centinaia di anni invece di alcune centinaia di migliaia).
Il problema dei costi dell’economia circolare è peraltro trasversale alle fonti energetiche: anche i pannelli solari, ad esempio, potrebbero essere riciclati al 99%, ma al momento non viene fatto quasi da nessuna parte, perché costa troppo.

Quante scorie produciamo? La vita in una lattina

L’ultimo aspetto importante che va menzionato quando si parla di scorie nucleari, è quante ne produciamo. L’Uranio ha una densità energetica estremamente alta, e questo fa sì che si possa ottenere moltissima energia con poco materiale, e quindi che il volume di scorie prodotte sia abbastanza ridotto. Un reattore moderno consuma all’incirca 25-30 tonnellate di Uranio all’anno per produrre 13 TWh di energia. Se dividiamo questo valore per il consumo medio annuale di una persona e poi lo moltiplichiamo per la sua aspettativa di vita, otteniamo un volume pari a quello di una lattina di alluminio. Questo è dunque l’ammontare di scorie nucleari che produrremmo in una vita se utilizzassimo solo energia nucleare per tutte le nostre esigenze. Moltiplicando questo numero per tutti gli abitanti del pianeta, quello che otterremmo è un cubo di alcune decine di metri di spigolo, in cui starebbe tutta la spazzatura energetica dell’umanità di un secolo. Quando si parla di scorie nucleari si parla quindi di materiali pericolosi, la cui difficile gestione viene però molto semplificata dal fatto che si tratta di quantità molto piccole. Anche per questo motivo, fino ad ora non si sono mai verificati casi di contaminazioni ambientali o di danni alla salute di persone dovute a scorie nucleari (mentre si sono avuti casi analoghi dovuti a rifiuti radioattivi di origine diversa).

La situazione in Italia

Anche il nostro Paese, come praticamente tutti quelli industrializzati, produce varie tipologie di rifiuti radioattivi: abbiamo quelli di origine medica e industriale, quelli dovuti alle attività di ricerca (in Italia abbiamo ben 4 reattori nucleari di piccola taglia destinati alla ricerca e non alla produzione di energia) e quelli che derivano dalle ex centrali nucleari che sono state operative in Italia tra il 1962 e il 1987. Questi ultimi comprendono sia le scorie radioattive (ovvero il combustibile irraggiato), che in totale ammontano ad appena 400 metri cubi (un cubo di 7 metri e mezzo di spigolo), sia i rifiuti provenienti dallo smantellamento degli ex-impianti nucleari.
I rifiuti radioattivi di medio e basso livello italiani si trovano attualmente in una serie di depositi temporanei sparsi per tutto il territorio nazionale (in tutto sono una ventina); le scorie radioattive italiane si trovano invece in Francia e in Inghilterra, dove sono state sottoposte a riprocessamento (che consiste nella separazione di alcuni isotopi fissili per riciclarli): dovranno però rientrare nel nostro Paese entro qualche anno. Dal momento che le normative europee prevedono che ogni Paese debba gestire i propri rifiuti radioattivi in autonomia, è indispensabile che anche l'Italia si doti al più presto di un deposito definitivo per i suoi rifiuti radioattivi. Il progetto esiste già da molti anni, ma è andato incontro a numerosi ritardi, in gran parte dovuti al fatto che si tratta di un'opera estremamente impopolare.
Il Deposito Unico Nazionale è progettato per contenere 90.000 metri cubi di materiali radioattivi, ovvero tutti quelli che l'Italia ha già prodotto e che produrrà da qui alla fine del secolo (anche supponendo infatti che l'Italia non torni ad utilizzare l'energia nucleare, continueremo a produrre rifiuti radioattivi di origine medica e industriale, che già oggi ammontano al 40% del totale); i rifiuti radioattivi resteranno stoccati nel deposito nazionale per 300 anni, un tempo sufficiente a rendere quasi inerti tutti i rifiuti di livello basso o intermedio. All'interno del deposito, i rifiuti di medio e basso livello saranno prima inseriti in una matrice cementizia, e poi in un canister cilindrico, detto "manufatto" (A). Questi barili vengono poi inseriti all'interno di un blocco di cemento (B), che poi a sua volta viene incluso in una ulteriore struttura di protezione (C). Il tutto viene poi ricoperto da un triplo strato di terreno (D).

I rifiuti ad alta attività, invece, resteranno nei cask di massima sicurezza in attesa che venga approvata la costruzione di un deposito geologico (italiano o europeo) o, chissà, che qualcuno in futuro non decida di riciclarli in qualche reattore veloce.