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Giornata di Studio: Energia nucleare nuove prospettive ed opportunità

Dipartimento nucleare, rischio tecnologico e industrialeDipartimento nucleare, rischio tecnologico e industrialeAPAT APAT –– Agenzia per la protezione dellAgenzia per la protezione dell’’ambiente e per i servizi tecniciambiente e per i servizi tecnici

Energia nucleare e Energia nucleare e problematiche ambientaliproblematiche ambientali

R. Mezzanotte,R. Mezzanotte,M. AltavillaM. Altavilla

Terni, 7 Marzo 2008

Terni, 7 Marzo 2008 Energia nucleare e problematiche ambientali 2

Energia nucleare e problematiche ambientaliEnergia nucleare e problematiche ambientali


Normale funzionamento

Il problema dei rifiuti radioattivi

Gli incidenti nucleari

Controllo dei rilasci sul territorio nazionale

Eventi incidentali che potrebbero dare luogo ad una immissione di radioattività nell’ambiente



Le sfide maggiori che provengono dall’utilizzo dell’energia nucleare sono il rischio di incidenti con conseguenze devastanti per l’ambiente e la produzione di rifiuti che devono essere mantenuti sotto controllo per tempi molto lunghi, il rischio derivante dall’uso malevole delle materie nucleari.

Normale funzionamento 1Normale funzionamento 1



In Italia la legge impone che le immissioni di radioattivitànell’ambiente da parte di una centrale nucleare che venisse realizzata, così come da un deposito di rifiuti radioattivi o da ogni altra installazione che trattasse materie radioattive, siano tanto limitate da comportare dosi annue agli individui della popolazione non superiori ad un determinato valore, che è quello internazionalmente individuato come livello di dose trascurabile (10 µSv, meno di un centesimo del fondo naturale medio).

Normale funzionamento 2Normale funzionamento 2



Il problema dei rifiuti radioattivi 1Il problema dei rifiuti radioattivi 1

Non vi è al mondo attività produttiva che non produca anche rifiuti.I rifiuti radioattivi presentano due caratteristiche che, in confronto con i loro parenti più prossimi, i rifiuti speciali pericolosi, giocano a loro favore:

1. la quantità relativamente ridotta dei rifiuti radioattivi che vengono prodotti dallo sfruttamento dell’energia nucleare;

2. decadono, tendono cioè a perdere nel tempo la loro radioattività e quindi la pericolosità ad essa associata.


Dipartimento nucleare, rischio tecnologico e industrialeDipartimento nucleare, rischio tecnologico e industriale


1. quantità relativamente ridotta dei rifiuti radioattivi che vengono prodotti dallo sfruttamento dell’energia nucleare

APAT APAT –– Agenzia per la protezione dellAgenzia per la protezione dell’’ambiente e per i servizi tecniciambiente e per i servizi tecnici

Il volume di rifiuti radioattivi che sono stati complessivamenteprodotti in Italia dall’inizio dell’era nucleare ad oggi e presentinegli impianti italiani è di circa 26.000 m3 e comprende:

quelli prodotti dalle 4 centrali elettronucleari dell’ENEL;reattori di ricerca, impianti sperimentali o produttivi dell’ENEA e di altri esercenti ;comprende anche l’uso di sorgenti radioattive nell’industria, nella ricerca e, soprattutto, in campo medico, per diagnostica e per terapia.





Ai circa 26.000 m3 sono da aggiungere:6000 m3 di rifiuti prodotti dal riprocessamento del combustibile nucleare inviato all’estero (e che torneranno in Italia);rifiuti che verranno prodotti dallo smantellamento delle centrali e degli altri impianti nucleari, per una quantitàstimabile in alcune decine di migliaia di metri cubi.

Per una quantità totale di circa 60.000 m3 a cui devono essere aggiunti:

240 tonnellate di combustibile nucleare irraggiato che verrà inviato all’estero (parte già inviato) per essere riprocessato e i cui rifiuti prodotti torneranno in Italia.





(*) Massa prodottofinito indicata nelledenunce Euratom

(**) Massa postirraggiamento dadenuncia Euratom

In giallo il combustibileirraggiato che saràriprocessato pressol’impianto francesedi La Hague dellasocietà Areva





A fronte di questa quantità complessiva dei residui derivantida tutte le attività nucleari svolte in Italia, nel nostro Paeseviene prodotto annualmente il seguente quantitativo di rifiutispeciali pericolosi….

…con una tendenza ad un aumento pressoché continuo!




2. decadono, tendono cioè a perdere nel tempo la lororadioattività e quindi la pericolosità ad essa associata


Sono necessari tempi variabili, a seconda del tipo di rifiuti, I categoria, II categoria e III categoria.

….infine la seconda caratteristica dei rifiuti radioattivi….





GT 26 – Classificazione dei rifiuti radioattivi





Esistono tecnologie capaci di gestire queste pur ridotte quantità di rifiuti radioattivi, tenendo conto dei tempi di isolamento necessari.

Il caso più semplice è ovviamente quello dei rifiuti della I categoria. Per essi si tratta di mantenerli in deposito, anche presso gli stessi siti ove sono stati prodotti, per i pochi anni al massimo necessari al loro decadimento, prima di smaltirli come rifiuti convenzionali, tenendo conto delle loro eventuali altre caratteristiche di pericolosità.

Gestione dei rifiuti radioattivi:proteggere le presenti e future generazioni dall’esposizionealle radiazioni e dal potenziale rilascio dei radionuclidi nellabiosfera.





Depositi per i rifiuti di II categoria

Sono costituiti da celle in cemento armato, edifici realizzati in superficie o a livello immediatamente sub-superficiale. Le loro caratteristiche costruttive sono tali da garantirel’isolamento dei rifiuti per alcune centinaia di anni, quellinecessari al loro decadimento.

Depositi di questo tipo sono stati ormai ampiamente sperimentati in diversi paesi.

Obiettivo fondamentale di sicurezza e radioprotezione per lagestione dei rifiuti radioattivi è la protezione dell’uomo e dell’ambiente





E’ recente l’istituzione di un gruppo di lavoro misto, da partedel Ministero dello Sviluppo Economico, composto darappresentanti del Governo e delle Regioni, per avviare ilpercorso di individuazione di un sito per la realizzazione deldeposito nazionale per la sistemazione definitiva dei rifiutiradioattivi di seconda categoria e lo stoccaggio temporaneodi quelli di terza, oltre ai materiali derivanti dall’uso medico eindustriale.





Depositi definitivi per la III categoria

Per i rifiuti radioattivi ad alta attività (III Categoria) i tempinecessari per il loro decadimento è dell’ordine delle centinaia di migliaia di anni.In questo caso, anche se vengono adottati come barriere ingegneristiche materiali e tecnologie di avanguardia(titanio, multibarriere ad elevato grado di integrità, etc..), la barriera naturale assume un ruolo fondamentale. Il sito deve quindi avere elevate caratteristiche di stabilitàgeologica, tettonica, idrogeologica e sismica.





Depositi definitivi per la III categoria

WIPP – Waste Isolation Pilot Plantrappresenta un sito di stoccaggiogeologico in cui sonoessenzialmente collocati rifiutitransuranici (TRU), provenienti dalprogramma di difesa nucleare nazionale americano.





Depositi definitivi per la III categoriaPer i rifiuti di terza categoria, così come per il combustibileirraggiato non riprocessato, la soluzione di deposito in unsito geologico profondo, anche se spesso contrastata,raccoglie oggi ampi consensi nel mondo scientifico e la suavalidità trova conferme negli studi che si stanno effettuando.

“…oltre alla validità degli studi geologici attraverso i qualipuò essere valutata la stabilità di una formazione granitica,salina o argillosa, un elemento determinante e convincentein merito alla definizione della capacità di isolamento diquelle formazioni geologiche deriva dalla considerazionedegli analoghi naturali…”





…Analoghi naturali…Trent’anni fa, alcuni scienziati francesi scoprirono che alcune zonedi un giacimento di uranio in corso di sfruttamento a Oklo (Gabon), in un remoto passato avevano funzionato come reattori a fissionenaturali. Le indagini scientifiche rivelarono che all'incirca due miliardi di annifa un ingresso naturale di acqua nel giacimento aveva innescatouna reazione a catena che è durata per centinaia di migliaia di anniproducendo oltre 2500 kg di plutonio e circa 6 t di prodotti di fissione. La principale prova su cui i ricercatori francesi basavanola loro tesi era la riduzione di un certo isotopo dell’ uranio (235U). Infatti l'uranio naturale contiene lo 0,72% dell’isotopo 235U, mentre idepositi di Oklo ne contenevano di meno. Per il momento, quelliscoperti in Gabon sono un’opportunità davvero unica per studiare la migrazione nel tempo di scorie nucleari immagazzinate nelsottosuolo.





Per risolvere in parte il problema dei rifiuti radioattivi di notevole interesse, in tal senso, è la trasmutazione dei radionuclidi a vita lunga: grazie ad essa, quei radionuclidi, recuperati dal combustibile irraggiato attraverso operazioni di riprocessamento, potrebbero dar luogo, con il loro “bruciamento” in appositi impianti, ad un’ulteriore produzione di energia,con la formazione al loro posto di radionuclidi a vita breve.

Prima di poter effettuare la trasmutazione, i radionuclidi a lunga vita devono essereseparati dalle scorie radioattive. A tal fine, deve avvenire la cosiddetta spallazione: i nuclei degli atomi di metallo pesante vengono colpiti da protoni ad alto contenuto di energia sparati da un acceleratore, e l’urto provoca il distacco di pezzi di nuclei e nucleoni. Tali “neutroni di spallazione” reagiscono con il nocciolo radioattivo dei prodotti di fissione e vengono trasformati in altri nuclidi, e in tal modo si riduce gradualmente la radioattività del processo.





In merito all’impatto radiologico di un deposito di rifiuti radioattivi, si ricorda quanto già detto a proposito della particolare severità della legislazione italiana in materia di radioprotezione, la quale impone che, in condizioni di progetto, le immissioni di radioattività nell’ambiente da parte di un impianto di qualsiasi tipo, anche quindi da parte di un deposito di rifiuti, non comportino dosi annue agli individui della popolazione superiori a 10 µSv.

In condizioni di normale funzionamento, la radioattività che si genera nel corso della reazione di fissione all’interno del combustibile nucleare resta isolata dall’ambiente esterno grazie a una serie di barriere successive…



Gli incidenti nucleari 1Gli incidenti nucleari 1






Gli incidenti severi

Quando un incidente si è evoluto sino a determinare la fusione del nocciolo, l’elemento di differenza tra un evento grave, in termini di perdita dell’impianto, ma ancora limitato sul piano delle conseguenze esterne e un evento catastrofico per l’ambiente sta proprio nella tenuta del sistema di contenimento.Le analisi probabilistiche di sicurezza relative a tipici impianti con reattori di filiera occidentale portano, nel caso diprobabilità stimata di incidenti con grave danneggiamento del nocciolo, a:PWR: 10-5/anno;BWR: 10-6/anno.





Gli obiettivi probabilistici di sicurezza (requisiti EUR ) per un impianto di nuova progettazione possono essere in conclusione così schematizzati:

probabilità di un incidente che comporti una grave fusione del combustibile, ma con ottima tenuta del sistema di contenimento: minore di 1 su 100.000 in ogni anno di funzionamento;probabilità di un incidente che comporti una grave fusione del combustibile e una parziale perdita del sistema di contenimento: minore di 1 su 1.000.000 in ogni anno di funzionamento;probabilità di un incidente che comporti una grave fusione del combustibile e la totale perdita del sistema di contenimento: minore di 1 su 10.000.000 in ogni anno di funzionamento.





Valutazione delle conseguenze degli incidenti severi

Primo casocompleta tenuta del sistema di contenimento: danni limitati alla perdita dell’impianto;Secondo casoperdita parziale del sistema di contenimento: si avrebbe la necessità di intervenire immediatamente, evacuando i residenti in un raggio dell’ordine di qualche chilometro dall’impianto (provvedimento che con ogni probabilità si adotterebbe tuttavia precauzionalmente anche nel primo caso) e la perdita di quel territorio sul lungo termine.





L’incidente catastroficoTerzo tipo di incidente (perdita completa o quasi del sistema di contenimento) le conseguenze sono fortemente legate alle condizioni meteorologiche, dalle quali dipende la dispersione della radioattività, come di ogni altro inquinante.In assenza di provvedimenti di emergenza, le dosi ricevute dalla popolazione sarebbero dell’ordine di alcuni sievert in caso di venti molto deboli, mentre in presenza di correnti significative andrebbero da un massimo di alcune centinaia di millisievert nelle zone circostanti l’impianto sino a dosi dell’ordine del millisievert a distanza di diverse centinaia di chilometri. Nel primo caso si potrebbero raggiungere, sempre in assenza di qualsiasi intervento di emergenza, livelli di dose tali da determinare effetti sanitari deterministici.



Controllo dei rilasci sul territorio Controllo dei rilasci sul territorio nazionale 1nazionale 1

Nella progettazione delle stesse installazioni nucleari particolare rilievo è dato a:

condizioni d’impianto (normale e incidentale); obiettivi di radioprotezione ad esse associate.

L’esperienza maturata con i processi autorizzativi delle istanze di disattivazione e dei progetti di depositi temporanei presentati, ha portato a mettere a fuoco le seguenti condizioni di impianto e dei relativi obiettivi di radioprotezione per i gruppi di riferimento della popolazione:

Eventi normali: 10 μSv/anno;Eventi incidentali: 1 mSv/evento.




Gli scarichi sono tali, come nel caso degli ultimi iter autorizzativi relativi alle istanze di disattivazione ed ai progetti di depositi temporanei presentati, da comportare dosi annue agli individui della popolazione non superiori ad un determinato valore, che è quello internazionalmente individuato come livello di dose trascurabile (10 µSv, meno di un centesimo del fondo naturale medio) e che corrisponde all’obiettivo di radioprotezione per la condizionedi normale esercizio.




Tutti gli obiettivi devono essere soddisfatti già per progetto e successivamente garantiti grazie al controllo degli effluenti aeriformi e liquidi e alla sorveglianza locale della radioattività ambientale (dall’art. 54 del Decreto Legislativo 230).

I sistemi di monitoraggio radiologico per effluenti aeriformi eliquidi sono sistemi di misura integrati in grado di rilevare in continuo il superamento di determinate soglie, basate sulle formule di scarico dell’installazione, e di garantire il controllo delle dosi annue agli individui della popolazione.




Sorveglianza locale della radioattività ambientale.

L’articolo 54 del Decreto Legislativo 230 garantisce la sorveglianza permanente del grado di radioattivitàdell'atmosfera, delle acque, del suolo e degli alimenti nelle zone sorvegliate attraverso una rete o programma di monitoraggio.

Per descrivere l'impatto della radioattività nell’ambiente non è solo importante selezionare i diversi radioisotopi di interesse, ma anche valutare i fenomeni di deposito e accumulo nel transito della radioattività nell'ambiente. Le strade di passaggio attraverso i diversi compartimenti ambientali per arrivare all'uomo sono dette catene ambientali e alimentari.



Eventi incidentali che potrebbero Eventi incidentali che potrebbero dare luogo ad una immissione dare luogo ad una immissione di radioattivitdi radioattivitàà nellnell’’ambiente 1ambiente 1

E’ noto che il rischio di immissione di radioattivitànell’ambiente può altresì provenire da impianti al di fuori del territorio nazionale.

Capo X – Interventi, Sezione I – Piani di emergenza; Decreto Legislativo 230: Il piano nazionale prevede le misure protettive contro le conseguenze radiologiche di incidenti che avvengono in impianti al di fuori del territorio nazionale, nonché per gli altri casi di emergenze radiologiche che non siano preventivamente correlabili con alcuna specifica area del territorio nazionale stesso.



E’ stato istituito presso l’ANPA (oggi APAT), il Centro dielaborazione e valutazione dati (CEVaD) il quale ha ilcompito di effettuare le valutazioni in ordine all’andamentonel tempo e nello spazio dei livelli di radioattivitànell’ambiente nelle situazioni di emergenza ed aiconseguenti livelli di esposizione, al fine di consentire alleautorità responsabili della gestione dell’emergenzal’adozione dei necessari provvedimenti di intervento sullabase delle valutazioni effettuate.




Anche in questo caso, particolare rilevanza è attribuita alle reti automatiche di monitoraggio radiologico le quali rivestono il compito di:

confermare le informazioni prodotte dai sistemi internazionali di pronta notifica (interessamento o meno del territorio nazionale);funzione di Pronto-Allarme in assenza di informazioni;monitorare l’evoluzione della nube sul territorio e informare circa i reali livelli di contaminazione.


La rete automatica di monitoraggio radiologico è costituita da una rete “REMRAD” ed una “GAMMA”.



Eventi incidentali che potrebbero Eventi incidentali che potrebbero dare luogo ad una immissione di dare luogo ad una immissione di

radioattivitradioattivitàà nellnell’’ambiente 5ambiente 5



Ringrazio per lRingrazio per l’’attenzione prestataattenzione prestata

Massimo altavilla

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