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Le centrali nucleari. L'energia che scaturisce dal bombardamento dell'uranio con neutroni. Il processo di 'fissione/fusione nucleare'. Il problema della radioattività e delle scorie.

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Eliminazione dei rifiuti radioattivi solidi che richiedono isolamento plurisecolare o plurimillenario - Maurizio Cumo -

I rifiuti radioattivi solidi possono suddividersi in due gruppi a seconda dell'isolamento che per essi si richiede:

  • il primo gruppo contiene tutti quei rifiuti che richiedono un isolamento della durata massima di qualche secolo (tipicamente 300 anni);
  • il secondo gruppo contiene invece quei rifiuti che richiedono un isolamento della durata di molti millenni; esso contiene gli attinidi, che sono i radioelementi di numero atomico compreso fra 89 (actinium) e 103 (lawrentium) e alcuni prodotti di fissione (129I, 99Tc, 135Cs).

Tra i numerosi transuranici presenti nel combustibile irraggiato (i più significativi dei quali sono elencati nella seguente tabella) quello che controlla in gran parte la durata per cui deve essere previsto l’isolamento è il 239Pu (tempo di dimezzamento 24413 anni).
In un quarto di milione. di anni il decadimento radioattivo riduce la quantità di questo radionuclide di circa 1000 volte.
È quindi evidente che, se si vuole assicurare il decadimento del 239Pu, bisogna prevedere che l'isolamento duri per un periodo dell’ordine delle centinaia di migliaia di anni.
In pratica, siccome i rifiuti ad alta attività provenienti dal ntrattamento, oltre a notevoli quantità di emettitori α a vita lunga, contengono anche il 99% dei prodotti di fissione, è evidente che la maggior parte dei prodotti di fissione si troverà a venire sottoposta ad isolamento di durata ben maggiore di quella che sarebbe strettamente indispensabile.

Empiricamente si può stimare che il tempo necessario per rendere inoffensivo un radionuclide è di circa 20 volte il suo periodo di dimezzamento.
Per quanto concerne i prodotti di fissione, essendo determinanti i due radionuclidi 90Sr e 137Cs, che hanno tempi di dimezzamento di circa 30 anni, si può stimare che il periodo di confinamento necessario sia di circa 600 anni.

Quantità e concentrazioni di alcuni radionuclidi a vita lunga nel combustibile nucleare irraggiato in reattori ad acqua naturale e in reattori veloci.

Radionuclide

 Tempo di Dimezzamento (anni)

 

Reattori ad acqua leggera

Reattori autofertilizzanti veloci

 

 

Attività specifica 

quantità concentrazione  

quantità concentrazione  

 

 

(Ci/g)

kg/ton

Ci/t

kg/t

Ci/t

90Sr 

28

142

0,54

76.900

0,31

44.000

137Cs

30

87

1,23

107.000

1,25

109.000

238Pu 

88

17,2

0,16

2.780

0,65

11.220

239Pu 

24.413

0,0613

5,38

330

57,42

3.520

240Pu 

6.580

0,227

2,11

478

18,77

4.260

241Pu 

14

105

1,1

115.800

5,71

600.000

242Pu 

386.900

0,00382

0,36

1,36

3,33

13

241Am 

432

3,44

0,05

172

0,46

1.580

243Am 

7.340

0,2

0,087

17,4

0,25

50

244Cm 

18

81,1

0,031

2.500

0,015

1.240

Tratto da Cumo, M., Impianti nucleari, Casa Editrice Università La Sapienza, 2008.