Ridurre il bisogno di cautela

I concetti di equilibrio solido/liquido (ad esempio, la stessa quantità di una sostanza che si scioglie man mano che viene incorporata nella fase solida) sono fondamentali per la valutazione della sicurezza nucleare. I concetti standard non tengono in considerazione i lenti processi di equilibrio, e questo può portare a valutazioni eccessivamente prudenti o, in alcuni casi, eccessivamente ottimistiche del rischio.

Il progetto SKIN, finanziato dall’UE, si è proposto di chiarire la questione per un uso più efficace dei dati sulla solubilità nel contesto della gestione delle scorie nucleari. L’attenzione si è concentrata sugli attinoidi tetravalenti (An(IV)) spesso considerati immobili dal punto di vista ambientale a causa delle loro basse solubilità. Vi è una carenza di dati dettagliati che descrivono i lenti processi termodinamici in prossimità dell’equilibrio.

SKIN ha condotto un gran numero di esperimenti su questi sistemi. I risultati sono direttamente rilevanti per caratterizzare i controlli di solubilità che condizionano la massima concentrazione della falda acquifera e le associate dosi calcolate. Le ricerche hanno incluso lo studio degli scambi dinamici di isotopi e studi spettroscopici sull’incorporazione di radionuclidi. Questi ultimi hanno esaminato aspetti di reversibilità o irreversibilità che si collegano alle quantità di radioisotopi liberi in grado di diffondersi nella falda acquifera o nel suolo.

Assorbimento/dissorbimento verso e dalla superficie dei materiali sono solitamente reversibili, mentre l’incorporazione nella fase solida è considerata irreversibile. Ci sono alcune eccezioni, e una importante era rappresentata dalla irreversibilità del assorbimento/dissorbimento del cesio nell’illite pura. Al contrario, SKIN ha mostrato che, nel caso dell’illite interstratificata, il processo è reversibile.

Questo potrebbe avvenire poiché l’interstratificazione blocca la diffusione nella massa o poiché le condizioni sperimentali non sono simili ai molto lenti processi di diffusione a lungo termine. Gli attuali modelli geochimici di assorbimento/dissorbimento non sono ancora in grado di descrivere tali evoluzioni a lungo termine.

Un contributo molto importante del progetto è pertanto rappresentato dal confronto di tre modelli esistenti e dallo sviluppo di un nuovo modello di assorbimento irreversibile di tracce di minerale. Comprendere l’evoluzione temporale di solubilità e assorbimento è fondamentale per le valutazioni della sicurezza.

SKIN ha sviluppato una metodologia scientifica per quantificare il grado di incorporazione irreversibile di radionuclidi nelle fasi minerali subito dopo l’iniziale assorbimento superficiale. Questo aiuterà a quantificare il grado di cautela nelle valutazioni della sicurezza, e supporterà l’adozione sicura e diffusa di un’energia nucleare pulita ed efficace in termini di costi.