Classificazione dei Rifiuti Radioattivi

Precedentemente abbiamo parlato di potenziali strategie di soluzione al problema degli HLW e dello SNF, indicando soprattutto la necessità di ridurre i tempi di gestione di questi rifiuti.

E’ opportuno, però, specificare meglio che cosa si intende per High Level Waste-HLW, an- dando a classificare, in modo più adeguato, le varie tipologie di rifiuti nucleari prodotti dai reattori di potenza e da tutte le altre applicazioni dei materiali radioattivi (industria, ricerca e medicina).

La necessità, da parte dell’International Atomic Energy Agency-IAEA[13][14][12], di da- re una classificazione dei rifiuti nucleari riconosciuta a livello internazionale, nasce dal fatto che ogni Paese, nel proprio quadro legislativo, ha fornito una propria classificazione, gene- rando discrepanze fra un paese e l’altro, anche perché nel Mondo si è di fronte a una grande varietà di differenti ‘facilities’ da cui i rifiuti vengono prodotti con varie concentrazioni e for- me chimiche, e si hanno varie alternative per il trattamento e per il condizionamento prima dello storage definito, ed opzioni differenti per lo stoccaggio in sicurezza di questi rifiuti nel periodo intermedio.

La IAEA, a partire dagli anni ’70, ha fornito vari tipi di classificazione, sempre più det- tagliate a seguito delle maggiori conoscenze sviluppate nel campo delle sostanze radioattive e del loro effetto sull’uomo.

Inizialmente sono state definite tre classi di rifiuti:

High Level Waste-HLW: in questa categoria troviamo i rifiuti radioattivi liquidi che nasco- no dal riprocessamento chimico del combustibile irraggiato, contenenti principalmen- te prodotti di fissione e attinidi. Rientrano in questa categoria, anche altre tipologie di rifiuti con un livello radioattivo tale da generare significative quantità di calore at- traverso il proprio decadimento radioattivo. In caso il combustibile irraggiato (SNF) venga considerato completamente un rifiuto farà parte anch’esso di questa categoria [13][14].

Intermediate Level Waste-ILW: in questa categoria troviamo rifiuti che per la propria ra- dioattività richiedono schermature durante il trattamento od il trasporto ma che non necessitano di sistemi aggiuntivi per la rimozione del calore prodotto tramite il proprio decadimento [13][14].

Low Level Waste-LLW: in questa categoria sono presenti i rifiuti che non richiedono scher- mature durante il normale trattamento o trasporto [13][14].

Data la struttura troppo schematica che racchiude varie tipologie differenti di rifiuti al- l’interno dei rifiuti a media e bassa attività, la IAEA ha indicato come differenziare ulterior- mente i rifiuti fra short lived waste, long lived Waste e alpha bearing waste. I primi sono quei rifiuti radioattivi che decaderanno ad un livello di attività, considerato ac- cettabilmente basso dal punto di vista radiologico, in un periodo di tempo in cui i controlli amministrativi possono essere previsti. I rifiuti radioattivi a lunga vita, invece, sono quei ‘waste’ che nello stesso periodo di tempo degli ‘short lived waste’ non decadono al di sotto di un livello di attività tale da poter essere trascurato. Per quanto riguarda poi gli ‘alpha bearing waste’ ci si riferisce a rifiuti che contengono uno o più α emettitori (generalmente attinidi) in quantità sopra i limiti accettabili, per essere considerati trascurabili, definiti dal corpo di regolamenti dati dal ciascun paese.

Questa classificazione è stata per anni abbastanza utile a livello internazionale, ma man- ca in alcuni parti importanti, soprattutto per quello che riguarda chiari collegamenti con gli aspetti di sicurezza legati al management dei rifiuti radioattivi (es. ‘disposal’ e riprocessa- mento). Per colmare queste limitazioni IAEA ha proposto un nuovo sistema di classifica- zione [12] che affianca, ai caratteri qualitativi già presenti, alcuni aspetti quantitativi, quali i parametri radiologici, i ratei di dose, i livelli di attività, ed altro. Inoltre sono aggiunte per ogni categoria anche indicazioni inerenti il management per uno stoccaggio in sicurezza. Questo nuovo sistema di classificazione prevede ancora la divisione dei rifiuti in tre classi:

- rifiuti contenenti una così bassa concentrazione di radionuclidi che possono essere esentati dal sottostare al controllo delle regolamentazioni nucleari più restrittive, ma in accordo con livelli di sicurezza per la popolazione forniti dalle rispettive normative, ad esempio tali da permettere l’indicazione di rifiuti con rischio radiologico associato negligibile (Exempt waste-EW)

- rifiuti contenenti un quantitativo di materiale radioattivo tale da dover garantire la pro- tezione dei lavoratori e della popolazione per un determinato periodo di tempo (breve o lungo che sia)(Low and Intermediate level waste-LILW). In questa classe sono stati racchiuse varie tipologie di rifiuti radioattivi, a partire da quelli che richiedono scher- mature e non refrigerazione fino a quelli che richiedono periodi di refrigerazione. A

sua volta questa classe verrà ulteriormente suddivisa in due parti (Short lived waste, LILW-SL, Long lived waste, LILW-LL)

- rifiuti che contengono un così alto livello di materiale radioattivo da necessitare di un isolamento dalla biosfera, utilizzando ad esempio un deposito geologico profondo, per un lungo periodo di tempo. Tali rifiuti richiedono sia schermature che refrigerazione. (High level waste-HLW)

I principi della classificazione sono rimasti gli stassi ma, allo stato attuale delle cono- scenze è possibile fissare anche valori quantitativi di passaggio fra le varie classi. Tali valori sono fissati oltre che indicativamente dalla IAEA, dagli organi di regolamentazione di ogni Stato. I livelli quantitativi fissati sono riferiti a rifiuti radioattivi solidi, generati, per facili- tarne il trasporto, stoccaggio e ‘disposal’, a seguito del trattamento e del condizionamento degli effluenti liquidi in uscita dal riprocessamento, utilizzando ad esempio la vetrificazione (matrice di boro-silicato) come tecnica di condizionamento.

I valori quantitativi di contorno per ogni classe sopra indicata sono riferiti soprattutto ai ratei di dose e alla potenza termica fornita a seguito del decadimento radioattivo:

- Exempt Waste: livelli di attività al di sotto dei livelli di autorizzazione che portano a valori di dose annua per i membri della popolazione al di sotto di 0.01 mSv annui. Nessuna restrizione radiologica per il ‘disposal’.

- Low and Intermediate Level Waste: livelli di attività al di sopra dei livelli di auto-

rizzazione ma con potenza termica al di sotto di circa 2kW /m3

- Short Lived Waste: basso livello di concentrazione di radionuclidi a lunga vita, limitazione di 4000Bq/g per un singolo package per α emettitori a lunga vita, ma per un valore medio massimo di 400Bq/g. Per il ‘disposal’ sono indicati depositi superficiali o geologici.

- Long Lived Waste: concentrazioni di radionuclidi a lunga vita che superano i valori limite dati nel caso di Short lived waste. Il ‘disposal’ è indicato in un deposito geologico profondo.

- High Level Waste: potenza termica al di sopra di 2kW /m3e concentrazioni di radio- nuclidi a lunga vita che superano i valori indicati per i rifiuti classificati come ‘Short lived waste’. Deposito geologico profondo.

A partire da questa base, fornita dall’IAEA, ogni paese è andato ad implementare i propri regolamenti legislativi.

Prendendo il caso specifico del Belgio, è possibile trovare due tipologie differenti di classificazione dei rifiuti nucleari proposte dall’organismo nazionale che si occupa di rifiuti radioattivi, Organisme National des Déchets RAdioactifc et des matières Fissiles enrichies- ONDRAF/NIRAS. La prima è riferita alla gestione a breve termine ove i criteri di classi- ficazione sono legati principalmente al management ed al trasporto dei rifiuti. Tali criteri riguardano, infatti, il livello di attività del rifiuto, il tipo di emettitore presente e il livello di contaminazione superficiale che ne può derivare. Su questa base si distinguono tre categorie: - BASSA ATTIVITA’: livello di dose da contatto inferiore a 5 mSv/ora. Il loro tratta- mento non necessita l’utilizzo di schermature. Tali rifiuti possono pervenire dall’indu- stria nucleare per la produzione di elettricità, dalle applicazioni mediche, dall’agricol- tura e dall’industria in genere.

- MEDIA ATTIVITA’: livello di dose da contatto nell’intervallo fra 5 mSv/ora e 2 Sv/ora. Sono necessarie schermature per il loro trattamento che infatti viene fatto grazie all’utilizzo di macchine comandate a distanza.

- ALTA ATTIVITA’: livello di dose da contatto superiore a 2 Sv/ora. Necessitano di schermature e di refrigerazione. in questa categoria a troviamo quei rifiuti definiti secondo IAEA come HLW.

La seconda classificazione adottata è riferita alla gestione a lungo termine, con attenzio- ne, questa volta, data al deposito, superficiale e geologico che sia. Questa classificazione risulta essere in accordo con quella riporta precedentemente e fornita dalla IAEA. I criteri dunque su cui di basa sono il livello di attività e il tempo di dimezzamento dei radionuclidi presenti. Queste due caratteristiche sono state scelte perché permettono di determinare me- glio le soluzioni da mettere in atto per il trattamento dei ‘waste’ su grande scala temporale.

Anche questo secondo caso prevede tre gruppi differenti di suddivisione dei rifiuti, si parla infatti di:

- Categoria A: rifiuti condizionati con concentrazioni di attività sufficientemente basse e vita media breve (minore di 30 anni) da poter essere stoccati in depositi superficiali. In questo gruppo rientrano anche rifiuti contenenti α emettitori che devono essere tenuti isolati dall’uomo e dall’ambiente per un periodo di tempo di 300 anni o fino a che la propria attività si sia ridotta di un fattore 1000.

- Categoria B: sono rifiuti a bassa e media attività ma contaminati da α emettitori a lunga vita con concentrazioni tali da non poter essere messi in categoria A, ma anche tali da produrre una quantità trascurabile di calore da metterli in categoria C. Tali rifiuti contengono anche β e γ emettitori , necessitando dunque di schermature durante il trasporto.

- Categoria C: qui si raggruppano tutti i rifiuti condizionati di alta attività contenenti grandi concentrazioni di β e γ emettitori a breve vita e α emettitori a lunga vita. La

produzione di calore è superiore a 2kW /m3.

In aggiunta a queste tre categorie la ONDRAF/NIRAS ne affianca anche una quarta, la Categoria R specifica per i rifiuti contaminati da Radio prodotti durante le estrazioni di uranio dalle miniere. radiotossicità dei rifiuti a lungo termine.