LO SVILUPPO FORMALE DI SCENARI GENERICI – LE COMBINAZIONI DEGLI STATI

Per le valutazioni di sicurezza di un deposito superficiale, alcuni paesi hanno sviluppato delle descrizioni generiche di scenari che possono essere applicate in base alle impostazioni specifiche, ai tipi di deposito e al tipo di rifiuti e di condizionamento. I criteri che possono essere seguiti per raggruppare gli scenari da utilizzare per la valutazione sono:

Status: progettazione, funzionamento;

Ubicazione: zone costiere, zone interne, pianura, altipiani; Clima: temperato, arido, secco, tropicale;

Tempistica: a breve termine (meno di 1000 anni), a lungo termine (più di 1000 anni); Progetto: a trincea, a volta, in pozzo, in tunnel;

Rifiuti: LLW, ILW, a vita breve, a vita lunga, sciolto, confezionato;

Riempimento: copertura del terreno, contenitori in cemento, contenimento in acciaio;

Sulla base di ipotesi semplificate di deposito superficiale si possono generare una serie di scenari pertinenti, come riassunto nella tabella 4.3.

CLASSE DI SCENARIO SCENARIO

Scenario di progetto.

(Qualora i processi di degradazione avvengano secondo quanto previsto in fase di progetto) Percorsi dei gas e delle acque sotterranee da erosione di scogliera;

infiltrazioni d'acqua, lisciviazione, avvezione, diffusione, migrazione;

scarico superficiale, in fiume, su scogliere tutti con un potenziale di ritorno in mare;

ingestione di acqua, assunzione di cibo.

Scenario alterato da intrusione

(insorgere di venti non intenzionali causati dagli esseri umani, animali, flora

che causano una accelerazione dei processi di degradazione e di migrazione di radionuclidi rispetto a quanto previsto in fase di progetto)

Rottura del

deposito da

occupazione del sito (residenziale, agriturismo,agricoltura); sviluppo costruzioni (edifici, strade, trivellazione di pozzi).

Scenari isolati incendio, incidente aereo, tsunami, inondazioni, eventi sismico, cambiamenti climatici,

cambiamento delle catene alimentari, vento estremo, glaciazione.

Tabella 4.3

Di seguito viene descritto un esempio di approccio formale allo sviluppo di una serie di scenari generici utilizzato per la derivazione di criteri di accettazione quantitativi post-chiusura per un deposito superficiale di rifiuti radioattivi e basato sul criterio della combinazione degli stati. Questo approccio, si basa sui seguenti punti:

• Definire gli elementi principali da considerare nella valutazione: i componenti del deposito e l'accesso umano al sito;

• Definire gli stati di componenti del sistema di smaltimento: le barriere e i comportamenti umani;

• Costruire le combinazioni degli stati;

• Verificare gli scenari generati e raggrupparli in categorie principali. La prima componente del sistema di smaltimento è data dai rifiuti.

Essi possono essere miscelati con una matrice o non, chiusi dentro contenitori o non.

I loro possibili stati sono indicati come:

¾ Struttura di contenimento inalterata: solo una determinata quantità minima di acqua può filtrare attraverso il contenimento e interagire con i rifiuti;

¾ Struttura di contenimento in parte degradata a causa di: agenti atmosferici, invecchiamento o difetti, una quantità sempre maggiore sostanziale di acqua può filtrare attraverso il contenimento e interagire con i rifiuti;

¾ Struttura di contenimento totalmente degradata o perdita totale della struttura di

contenimento: la forma dei rifiuti non è un fattore limitante del flusso idrico e del fenomeno di lisciviazione di radioattività

La seconda componente del sistema di smaltimento è costituita dalle caratteristiche della struttura di ingegneria del deposito (la copertura in particolare).

Lo stato della copertura che pregiudica la portata d'acqua in ingresso e la possibilità di intrusione, potrà essere:

¾ Copertura inalterata: bassa portata di acqua in ingresso;

¾ Copertura in parte degradata: la portata di acqua tende ad aumentare con il tempo;

¾ Copertura totalmente degradata o assente: assenza di ostacoli al flusso di acqua in ingresso. Le caratteristiche della geosfera (zona satura ed insatura) e della biosfera sono considerate ampiamente determinate e tempo invarianti.

La componente del comportamento umano è correlato solo al controllo umano del sito (barriera sociale). I suoi tre stati principali sono:

¾ L'esistenza di un periodo di controllo istituzionale dove si previene qualsiasi intrusione sul sito e si garantisce la manutenzione del deposito;

¾ L'esistenza di una fase (terminale) di controllo istituzionale dove una limitata possibilità di accesso, ma senza intrusione nel sistema, può essere concessa da uno scadimento delle prestazioni del controllo istituzionale (sorveglianza ambientale e monitoraggio limitati) che evitano soggiorno e costruzioni, ma non pesanti intrusioni casuali;

¾ Dopo il periodo di controllo istituzionale dove il sito è rilasciato al pubblico dominio, comportando la possibilità di accesso senza restrizioni.

.

Dopo aver definito gli elementi principali di valutazione con i loro diversi stati, è possibile combinarli, in modo da ottenere i 3 x 3 x 3 = 27 combinazioni (vd Figura 4.4).

4.8.1 Lista degli scenari generici

Al fine di comprendere correttamente e analizzare le combinazioni mostrate in figura 4.3 è necessario, in questa fase, conoscere elementi relativi al del sistema, che si è visto discutere sui fenomeni rilevanti per analisi di scenario.

Gli scenari SCE1 a SCE9 SCE3 e si riferiscono a situazioni off-site, nel senso che il gruppo critico è situato principalmente al di fuori della struttura di smaltimento. Gli scenari SCE4 a SCE8, descrivono situazioni locali per le quali il gruppo critico interagisce direttamente con il deposito.

Lo scenario SCE1 corrisponde all'uso di acqua contaminata nella biosfera, in un punto all'interfaccia con la geosfera, dopo la migrazione dei radionuclidi attraverso la geosfera. La concentrazione di radionuclidi in acqua a livello di interfaccia non dipende solo dalle caratteristiche rifiuti e dalle prestazioni della copertura del deposito, ma anche dalle caratteristiche della geosfera. Ad esempio, l'esistenza o meno di una zona insatura sotto il deposito e le proprietà idrogeologiche della geosfera sono caratteristiche importanti da prendere in considerazione durante la fase di modellazione. L’interfaccia tra la geosfera e la biosfera può essere un pozzo che intercetta il plume radioattivo nella geosfera a valle dell'impianto di smaltimento o un corpo idrico superficiale. Occorre considerare che il corpo idrico superficiale è situato in una posizione precisa rispetto al deposito, mentre il pozzo può trovarsi in una posizione arbitraria al di fuori del sito in cui la concentrazione è più alta (ad esempio al confine a valle del sito). Tuttavia non va dimenticato che vi è la necessità di verificare la coerenza tra la disponibilità di acqua e le assunzioni fatte sulla natura della biosfera. Quindi, la biosfera può essere rappresentata da una piccola azienda agricola quando non ci sono limiti di approvvigionamento idrico, o solamente di un orto, quando le riserve di acqua sono scarse.

Lo scenario SCE2 differisce da SCE1 a causa del fatto che la copertura è scomparsa, o non è del tutto presente, e che il contenimento dei rifiuti è, almeno in parte, degradato. Questa situazione comporta l'erosione del vento del contenimento dei rifiuti con il successivo trasferimento in atmosfera e conseguente deposizione di particelle radioattive nel punto in cui è posizionato il gruppo critico. Inoltre, a seconda delle caratteristiche del sito (morfologia del terreno), l'erosione dell'acqua e il trasporto di radionuclidi nel flusso d'acqua processi portano alla contaminazione della biosfera off-site.

Nello scenario SCE3 si ritiene possibile che, allo stesso tempo, non ci sia più copertura e sia possibile un accesso casuale, ma di breve durata, al sito. In tali condizioni, durante queste intrusioni di breve durata nell'impianto di smaltimento, può verificarsi sia l'esposizione casuale on-site che off-site.

Negli scenari on-site SCE4 e SCE5, l'esistenza di una copertura e la condizione inalterata/parzialmente degradata del contenimento dei rifiuti limitano la vulnerabilità del sito, con conseguente riduzione dei percorsi di trasporto. Si ritiene, altresì, che possano presentarsi delle perforazioni del deposito. Nel caso particolare di SCE4, si prevede che l'acqua derivante da un accumulo di perdite (Effetto vasca da bagno) potrebbe contaminare un sistema residenziale con una sovra portata. Tuttavia, ancora una volta, è necessario sottolineare la necessità di una valida giustificazione di un tale scenario (disponibilità di acqua e tempo necessario per riempire il deposito prima della condizione di sovra portata).

Negli scenari on-site SCE6 e SCE7, i rifiuti sono considerati totalmente degradati. Se dovessero essere dissotterrati, il loro stato potrebbe comportare percorsi di esposizione multipli. Tuttavia, occorre tenere in considerazione lo stato e lo spessore della copertura, che offre una certa protezione contro le intrusioni, proprio grazie ad uno spessore che protegga efficacemente. Inoltre, nel caso di depositi completamente allestiti (rifiuti in moduli e deposito a volta), è necessario prendere in considerazione ipotesi come il fatto che la maggior parte degli elementi strutturali di copertura siano persi, e che le persone a non possano utilizzare sistemi tecnologici di analisi del sistema. Per tutto questo, il suggerimento è quello di presumere che tali scenari non possano avvenire prima di un periodo di tempo, nell'ordine dei 500 anni, in linea con i tempi di degradazione del cemento armato.

Infine, per gli scenari SCE8 e SCE9, anche se la copertura è assente, il fatto che il contenimento dei rifiuti restino invariate, o si degradino solo in parte, limita l'esposizione potenziale ai materiali radioattivi, perché il numero di percorsi di trasporto possibili è molto ridotto per un caso del genere.

Dopo aver definito questo insieme rilevante di scenari, è necessario riordinarli secondo le loro probabilità di occorrenza. Tutti quegli eventi per cui si è quasi certi che si verifichino devono essere utilizzati per definire il così detto scenario di normale evoluzione o scenario normale (talvolta chiamato anche scenario di riferimento). Le ipotesi utilizzate nello sviluppo di questo scenario

normale si basano su estrapolazioni delle condizioni esistenti nel futuro e sull’incorporazione dei

cambiamenti previsti per la verifica con il passare del tempo non considerando, di solito perturbazioni significative del sistema.

In genere, uno scenario off-site SCE1, dove si trova una piccola azienda agricola a valle del deposito, è un scenario di normale evoluzione di tipo rilevante. In genere, l’utilizzo di un’azienda di

allevamento è un modo per assicurarsi di valutare una vasta gamma di percorsi di esposizione possibili. Eventi, che sono meno probabilità di verificarsi, e che possono introdurre perturbazioni significative per il sistema richiedono lo sviluppo dei cosiddetti scenari alternativi o scenari

alterati. Anche se la loro occorrenza non è certa, alcuni di essi sono di solito considerati su base

deterministica. In genere, tali scenari sono situazioni on-site come SCE6, relativo alla presenza di edilizia residenziale sopra l’impianto di smaltimento e SCE7 relativo alla costruzione di una strada che interessi tutta l’area dell'impianto di smaltimento. Inoltre, alcune situazioni sono considerate molto improbabili, ma che conducono ad importanti ripercussioni radiologiche. Per esempio, il contatto con un campione hot-spot di materiale ad alta concentrazione (SCE5 e SCE8) possono produrre un impatto non trascurabile, ma con una bassa probabilità di accadimento. In tali casi, la probabilità di accadimento potrebbe essere valutata allo stesso tempo con la dose associata. In generale, off-site scenari come SCE1 e scenari on-site come SCE6 o SCE7, anche se considerati nella stessa procedura di valutazione della sicurezza, sono assunti indipendenti l'uno dagli altri. Una difficoltà che si pone è l'apparente discrepanza tra le ipotesi che sorreggono situazioni off-site, per i quali è massimizzata la lisciviazione dei rifiuti iniziali, e le ipotesi legate a scenari on-site, dove la perdita di radioattività dalla sorgente è minimizzato assumendolo solo derivante dal decadimento radioattivo. In realtà, gli scenari on-site sono spesso previsti alla fine del periodo di controllo istituzionale durante il quale il deposito è ancora mantenuto. Se la copertura è stata correttamente progettata, il tasso di infiltrazione si può presumere essere costante e ridotto nel corso del periodo di controllo, che conduce ad una limitata lisciviazione dei rifiuti. Inoltre, la scelta di scenari off-site è giustificata sulla base del fatto che gli elementi radioattivi devono migrare attraverso la geosfera. Tale migrazione di solito richiede più tempo rispetto alla durata periodo di controllo, tranne forse per un radionuclide molto mobile come il trizio. Tuttavia, si deve essere consapevoli dell'esistenza di queste discrepanze, tanto più che alcuni scenari possono spiegare situazioni miste, in parte off- site e in parte in on-site (vedi ad esempio SCE3 e SCE9).

Alla luce di quanto detto sopra, è possibile proporre una serie limitata e giustificata di scenari da prendere come base per la valutazione. Per questo esempio, gli scenari da considerare sono:

• Il sistema di piccole aziende agricole che utilizzano l'acqua estratta da un pozzo o da un corpo idrico superficiale come scenario off-site (scenario di lisciviazione - SCE1);

• La costruzione della strada come scenario on-site (scenario di costruzione di strade - SCE7); • Lo scenario di soggiorno sul sito, con rifiuti totalmente degradati (scenario di residenza sul

sito - SCE6)

• Per la sua rilevanza, si suggerisce di tener conto anche di uno scenario di residenza con contaminazione da percolato accumulato nel deposito (lo scenario on-site - SCE4).

Figura 4.4