da Ingegneria Strutturale.it
La parte terminale del ciclo del combustibile negli impianti nucleari, civili e non, (combustibile esausto) pone importanti problematiche di sicurezza: le più gravi riguardano la gestione e l'eliminazione delle scorie e la prevenzione della proliferazione delle armi nucleari. In alcuni Paesi (ad esempio negli Stati Uniti) si valuta la possibilità di stoccare il combustibile esausto in depositi sotterranei, ma si pensa che non basteranno per le quantità di scorie previste, oltre a porre delicati problemi tecnici sulle reali capacità di sicurezza a lungo termine.
L'attuale ciclo del combustibile nucleare "aperto" utilizza una sola volta l'uranio, che poi è eliminato come scarto. Ne risulta che viene convertito in elettricità solo l'1 % circa del contenuto di energia dell'uranio e si producono grandi quantità di combustibile esausto da immagazzinare in condizioni di sicurezza. Entrambi questi inconvenienti possono venire evitati riciclando il combustibile esausto. La maggior parte dei Paesi con importanti programmi per l'energia nucleare (Stati Uniti, Francia, Giappone, Inghilterra) impiega un ciclo "chiuso": il combustibile esausto è riciclato per recuperare l'uranio e il plutonio (prodotto durante l'irraggiamento nei reattori) da sottoporre a ritrattamento. In questo modo si raddoppia la quantità di energia prodotta dal combustibile e si rimuove la maggior parte degli elementi radioattivi a lunga vita delle scorie destinate allo smaltimento. Occorre notare, tuttavia, che il combustibile riciclato è più costoso di quello estratto. Inoltre, l'attuale tecnologia di riciclaggio porta alla separazione del plutonio che potrebbe essere riutilizzato per produrre armi.
Quasi tutto il riciclaggio del combustibile nucleare è effettuato mediante il processo PUREX (Plutonium URanium EXtraction), inizialmente ideato per estrarre plutonio puro da utilizzare in testate nucleari. Nel riciclaggio PUREX, gli elementi di combustibile usato vengono trasportati in un impianto di riciclaggio all'interno di fusti pesantemente schermati e resistenti agli urti. In seguito, gli elementi di combustibile sono triturati e disciolti con acidi forti. La soluzione subisce poi un procedimento di estrazione con solventi, per separare i prodotti di fissione e altri elementi dall'uranio e dal plutonio, che risultano così purificati e adatti alla fabbricazione del combustibile di ossidi misti da utilizzare nei reattori ad acqua naturale.
Il riciclaggio aiuta a minimizzare la produzione di scorie. Per ridurre la necessità di spazio destinato allo stoccaggio, un ciclo del combustibile nucleare, sostenibile dal punto di vista ambientale, dovrebbe separare i prodotti a vita breve e a elevata attività,
in particolare cesio 137 e stro.nzio 90. Questi elementi dovrebbero essere tenuti separatamente in impianti raffreddati per convezione per 300 - 500 anni, fino a che decadono a livelli di sicurezza. Un ciclo chiuso ottimizzato del combustibile (come in un reattore veloce) riciclerebbe non solo l'uranio e il plutonio, ma tutti gli attinidi contenuti nel combustibile, inclusi il nettunio, l'americio e il curio.
In un ciclo aperto del combustibile, più del 98 % della radiotossicità prevista a lungo termine è dovuto al nettunio 237 e al plutonio 242 (con periodo di dimezzamento, rispettivamente, di 2,14 milioni di anni e 387.000 anni). Controllare gli effetti a lungo termine di un deposito diviene più semplice se questi attinidi a vita lunga sono separati dalle scorie e riciclati.
La rimozione del cesio, stro.nzio e attinidi dalle scorie potrebbe incrementare la capacità di un deposito a lungo termine di un fattore 50. A causa dell'incessante interesse nel migliorare la sostenibilità e la convenienza economica del ciclo del combustibile nucleare, molti Paesi stanno sviluppando tecnologie più efficaci di riciclaggio.
Un aspetto critico dei nuovi sistemi per l'energia nucleare è garantire che essi non permettano di ricavare materiali utili per la fabbricazione di armi dal ciclo del ritrattamento. Per produrre il materiale fissile, le Nazioni che si dotano di armi nucleari realizzano di solito apposite strutture, anziché raccogliere materiale nucleare dagli impianti civili. Il ciclo del combustibile negli impianti commerciali, infatti, è generalmente la via più costosa e difficile per la produzione di materiale adatto per armi. I nuovi cicli del combustibile devono quindi continuare a essere progettati con accorgimenti che ne impediscano la proliferazione.
Re: Nucleare ci potrà aiutare
) negli ultimi anni sono stati sviluppati diversi metodi che prevedono l'utilizzo di materiali zeolitici,sintetici e non,quali il tufo giallo napoletano.
