L’enigma globale delle scorie nucleari: dai ritardi statunitensi al nodo italiano
Tra l’illusione di un’energia “green” e la realtà dei depositi temporanei, il dilemma dello smaltimento definitivo dei rifiuti ad alta attività resta privo di risposte sicure a livello mondiale
Il caso degli Stati Uniti: quarant’anni senza una soluzione definitiva
Sono trascorsi circa quattro decenni da quando una legge degli USA designò come sito di smaltimento definitivo per le scorie nucleari Yucca Mountain, in Nevada. Opposizioni e contrasti di natura tecnica e scientifica portarono al blocco dei lavori e dei finanziamenti nel 2011 da parte del Congresso. I 94 reattori nucleari continuano a generare scorie radioattive stoccate in 100 siti “provvisori” distribuiti in 39 Stati. Intelligenza Artificiale, Data Center, aumento delle emissioni delle centrali termoelettriche stanno alimentando il mito del nucleare smart e green. La Commissione per la Regolamentazione Nucleare (NRC) ha concesso alcuni anni fa a una società privata del Texas il permesso per lo stoccaggio temporaneo di scorie nucleari per un tempo massimo di 40 anni. Immediata l’impugnazione del provvedimento da parte dello Stato del Texas, ma a giugno dello scorso anno la Corte Suprema USA ha rigettato il ricorso e rinviato il caso a un tribunale minore.
Resta comunque il dato USA che sono quasi quarant’anni senza che sia stato risolto il problema del deposito definitivo.
Il Dipartimento per l’Energia gestisce le scorie nucleari USA. Ultimo dato noto è che due decenni fa per la gestione provvisoria dei rifiuti nucleari ha speso 6,4 miliardi di dollari. Rimane il problema delle scorie USA civili e militari, nonché della ricerca, della medicina nucleare e della decontaminazione delle 10 aree inquinate dai rifiuti nucleari militari. Il progetto del DOE ha un costo variabile tra 200 e 1000 miliardi di dollari. Due i grandi depositi sotterranei per la sistemazione definitiva: uno operativo nel New Mexico il Waste Isolation Pilot Plant (WIPP), l’unico deposito geologico sotterraneo degli Stati Uniti per lo smaltimento permanente dei rifiuti radioattivi transuranici di origine militare.
Le categorie dei rifiuti e le complesse esigenze di stoccaggio
I rifiuti nucleari vengono suddivisi in tre categorie, ciascuna delle quali caratterizzata da un livello di radioattività e pericolosità ben definito:
I Categoria (Bassa Attività): sono i rifiuti più abbondanti e la loro pericolosità è abbastanza contenuta, come ad esempio il materiale sanitario usato nella medicina nucleare, gli indumenti usa e getta forniti in una visita a un impianto nucleare, diversi materiali del decommissioning degli impianti elettronucleari; costituiscono circa il 90% delle scorie prodotte ma contengono solo l’1% della radioattività.
II Categoria (Media Attività): sono rifiuti caratterizzati da una pericolosità tale da richiedere una certa schermatura e rappresentano circa il 7% del totale, sebbene contengano circa il 4% della radioattività; tra di essi si trovano, ad esempio, le guaine degli elementi combustibili del reattore.
III Categoria (Alta Attività): sono i più pericolosi a lungo termine sebbene anche i meno abbondanti (circa il 3% del totale, caratterizzati da circa il 95% della radioattività), e per essi si rendono necessari sistemi di schermatura molto più avanzati.
Se per i rifiuti di Bassa Attività le tempistiche di stoccaggio sono molto contenute, ovvero alcuni anni, passati i quali essi possono venire smaltiti tradizionalmente, ovviamente in maniera compatibile con le loro eventuali altre caratteristiche di pericolosità. Per i rifiuti di Media ed Alta Attività si rende necessario un processo di trattamento che dapprima ne riduca il volume e successivamente ne permetta l’inglobamento in una matrice solida inerte, costituita generalmente da cemento o vetro in funzione della tipologia dei rifiuti. I depositi per i rifiuti di Media Attività richiedono il rispetto di livelli di sicurezza ed opportune barriere ingegneristiche capaci di garantire uno stoccaggio per tempi dell’ordine del centinaio di anni. Soluzioni a tale problema sono state sviluppate in particolare con depositi superficiali in cemento armato nei quali il materiale, opportunamente trattato, viene successivamente racchiuso in ulteriori blocchi di cemento armato. I rifiuti di Alta Attività, infine, richiedono sistemi di stoccaggio in grado di resistere per periodi di tempo tra le migliaia e il milione di anni, e pertanto le soluzioni individuate ruotano principalmente intorno ai depositi sotterranei, all’interno dei quali i rifiuti dovrebbero venire confinati a seguito dell’aggiunta di ulteriori barriere ingegneristiche.
La situazione dell’Italia: depositi temporanei e il nodo del Deposito Nazionale
In Italia sono presenti 32 depositi temporanei di rifiuti radioattivi, distribuiti in 14 regioni, per un volume complessivo di circa 32.663 metri cubi di scorie. Sono presenti anche circa 16 tonnellate di combustibile irraggiato (o combustibile esaurito), poiché oltre il 90-99% del materiale originario delle vecchie centrali è stato inviato all’estero per il riprocessamento. Combustibile irraggiato che contiene ossido di uranio mischiato a plutonio 141, stronzio 90, cesio 137 e cesio 134, affogati da più di trent’anni nelle piscine di decadimento, ormai stravecchie, delle vecchie centrali. Rifiuti per i quali non ci sono possibilità di smaltimento se non quella di isolarli dalla biosfera aspettando che si azzeri la loro pericolosità, che varia da 300 anni per le scorie di seconda categoria a 240.000 anni per quelle di terza categoria. Qualcuno ha calcolato che alla fine dello smantellamento delle vecchie centrali si arriverà a 150 mila metri cubi di scorie radioattive. Aggiungo che funzionano reattori di ricerca nucleare presso le università di Pavia e Palermo, in installazioni militari come il Cisam di Pisa, Ispra (Varese), al centro Enea della Casaccia. Ogni anno inoltre vengono prodotti dal settore della ricerca, dalle attività industriali e dal settore medico circa 400 metri cubi di scorie radioattive. Assomigliamo davvero a una pattumiera radioattiva.
Dove sono stoccate le scorie del nucleare italiano? Sogin è la società responsabile dello smantellamento degli impianti nucleari italiani e della gestione e messa in sicurezza dei rifiuti radioattivi prodotti dalle attività industriali, di ricerca e di medicina nucleare. Gestisce tutte le ex centrali nucleari italiane e inoltre ha in gestione il materiale stipato anche negli impianti Plutonio, ITREC, OPEC 1, Bosco Marengo e Ispra-1. L’Enea, cioè l’Agenzia Nazionale per l’Efficienza Energetica, ha in gestione le scorie stipate nell’impianto Nucleco e nei reattori di ricerca Tapiro e Triga RC1. Come abbiamo già visto, poi, ci sono altri due impianti, quello di Avogadro e quello del Centro Comune di Ricerca (Ispra) della Commissione Europea, gestiti rispettivamente da Deposito Avogadro Spa e dalla stessa Commissione. Ci sono poi altri undici diversi impianti che ad oggi custodiscono rifiuti radioattivi e sono gestiti da operatori minori.
Questa situazione delle scorie, vent’anni di discussioni, il ritorno al nucleare strombazzato dappertutto, confliggono con le dichiarazioni del Ministro dell’Ambiente e della Sicurezza Energetica Gilberto Pichetto Fratin di maggio 2024: «Stiamo studiando nuovi depositi di rifiuti radioattivi a bassa intensità. Abbiamo ormai scartato l’idea di un centro unico, perché è illogico a livello di efficienza, ma si può pensare di andare avanti con i 22 già esistenti». Il 13 dicembre il ministero retto da Pichetto Fratin ha pubblicato la CNAI, cioè la Carta Nazionale delle Aree Idonee.
Idonee a ospitare il deposito nazionale delle scorie nucleari. Deposito che sarebbe un grande sito di stoccaggio di tutte le scorie italiane e, momentaneamente, di quelle ad alta attività. Le zone individuate dalla Carta Nazionale sono 51 e distribuite in sei regioni:
Lazio: 21 aree (tutte nella provincia di Viterbo);
Basilicata: 10 aree nelle province di Matera e Potenza, più 4 aree a cavallo con la Puglia;
Sardegna: 8 aree (nelle province di Oristano e Sud Sardegna);
Piemonte: 5 aree (in provincia di Alessandria);
Sicilia: 2 aree (in provincia di Trapani);
Puglia: 1 area autonoma (a Gravina in Puglia), oltre a quelle condivise con la Basilicata.
Le criticità tecniche dei depositi sotterranei e le esperienze europee
Nel mondo si stima che più di 250.000 tonnellate di rifiuti altamente radioattivi prodotti dai reattori attualmente in attività richiedono una sistemazione in formazioni geologiche profonde a profondità di qualche centinaio di metri, dotate di grande stabilità e impermeabili. Queste caratteristiche le possiedono i bacini salini, specie quelli di salgemma, che consentono l’isolamento dalla biosfera per milioni di anni. Oggi in Italia le scorie prodotte dai reattori nucleari e dagli impianti di riprocessamento si trovano presso gli stessi siti di produzione in attesa dei depositi definitivi che continuano a mancare. Sui depositi temporanei è doveroso osservare che le scorie radioattive producono anche calore dovuto all’assorbimento delle radiazioni dal contenitore fatto di acciaio o zirconio. In un deposito definitivo il contenitore viene inserito in blocchi di cemento. Resta comunque che il calore deve essere smaltito da qualche impianto di refrigerazione per evitare alterazioni dei contenitori. Anche le barre estratte dal reattore vanno messe in piscina per almeno un anno e dove l’acqua scherma le radiazioni e fa da refrigerante.
Oltre alle criticità incontrate per il sito di Yucca Mountain, che comunque non è operativo, la Germania aveva scelto come deposito geologico, a 1000 metri sottoterra, una ex miniera di salgemma denominata Schacht Assw II nella Bassa Sassonia, e ha trasferito rifiuti, 126 mila fusti radioattivi generati in circa tre decenni. Emersero numerosi problemi, compresa l’instabilità di alcune gallerie sotterranee e acque superficiali inquinate da plutonio. A causa dei ritardi tecnici e delle complessità strutturali, i costi sono aumentati e ammontano a 6,7 miliardi di euro.
I francesi hanno iniziato con il progetto CIGEO nel sito di Bure nel 1991 per la realizzazione di un deposito geologico profondo destinato a scorie ad alta attività. La gestione è affidata a ANDRA (Agenzia Nazionale Francese per la Gestione dei Rifiuti Radioattivi). Le scorie saranno sepolte a circa 500 metri di profondità all’interno di uno strato di argilla geologicamente stabile. Il decreto di autorizzazione arriverà tra il 2027 e il 2028 e l’obiettivo è di rendere operativa la struttura per il 2050. Intanto, i costi sono arrivati a 37,5 miliardi di euro. Il deposito, a 450 metri nel sottosuolo, ospiterà circa 10.000 metri cubi di scorie ad alta attività. Questo volume corrisponde a circa il 3% dei rifiuti complessivi che verranno stoccati nel sito francese, ma concentra ben il 99% dell’intera radioattività.
Il bilancio globale e la sfida del tempo profondo
Non esistono depositi definitivi di rifiuti nucleari, tranne quello di Onkalo in Finlandia. Onkalo, in finlandese, significa “cavità”, e il deposito dovrebbe stoccare le scorie per 100.000 anni. Prevedere come sarà il mondo tra centomila anni, tra guerre, cambiamenti climatici ed eventi naturali, è un’impresa ardua, come la scelta del sito geologico profondo, optando tra miniere di salgemma e depositi di argille. Nel mondo sono stati prodotti finora circa 400.000 metri cubi di rifiuti ad alta attività (HLW), che corrispondono a circa 1.000.000 - 1.100.000 tonnellate. Inoltre, sono circa 450.000 le tonnellate di combustibile nucleare esausto. Si tratta di un composto da barrette di uranio estratte dai reattori civili delle centrali. Una grande parte (circa l’89%) di questi volumi storici di rifiuti ad alta attività deriva dai programmi per le armi nucleari della Guerra Fredda (soprattutto negli Stati Uniti e nell’ex Unione Sovietica). Rappresentano una frazione piccolissima (meno dello 0,3%) del volume complessivo di tutti i rifiuti radioattivi prodotti globalmente, ma concentrano la quasi totalità della radioattività. Una quantità immane, considerando che il plutonio dimezza la propria radioattività dopo 24.000 anni e la riduce a un millesimo dopo 240.000 anni.
La conclusione è unica: il problema dei rifiuti nucleari si risolve solo non producendone più.
Erasmo Venosi
Fisico, già vice presidente della Commissione AIA del Ministero dell’Ambiente, componente del gruppo scientifico Energia e Clima del Parlamento Europeo e consulente di ClientEarth per la Centrale Federico II di Brindisi