Smaltimento più sicuro delle scorie radioattive

Le scorie radioattive vengono prodotte in tutte le fasi della produzione di energia nucleare, oltre che derivare dall'uso di materiali radioattivi in applicazioni industriali, mediche e di ricerca. La soluzione di riferimento per la loro gestione a lungo termine è lo smaltimento in strutture attrezzate. Ma l'interramento in queste strutture costruite in profondità sotto la superficie per contenere le scorie mediante barriere sia naturali che ingegnerizzate non rappresenta la fine della storia.

Con il tempo, la corrosione del metallo e la radiolisi producono una varietà di gas, incluso l'idrogeno. Alcune scorie possono anche contenere del materiale organico che genera metano e biossido di carbonio mentre si decompone. Capire dove si formano questi gas e come essi si spostano attraverso il deposito è importante per la sicurezza a lungo termine ed è il tema del progetto FORGE ("Fate of repository gases"), finanziato dall'UE.

Gli scienziati hanno approcciato questo problema mediante una combinazione di esperimenti in laboratorio e test sul campo su larga scala presso laboratori di ricerca sotterranei. Poiché gli esperimenti per essere portati a termine necessitano ogni volta di alcuni anni, essi hanno anche usato la modellazione matematica delle possibili condizioni future per ottenere il quadro completo. Modellatori e sperimentalisti si sono scambiati i dati per ottenere i migliori risultati possibili.

Il team di FORGE ha studiato in che modo l'irradiazione influisce sui materiali di ripiena come la bentonite in contatto con il metallo in condizioni simulate di deposito, per determinare il tasso di produzione dell'idrogeno. Il trasporto di gas attraverso le parti ingegnerizzate di un deposito è stato studiato in esperimenti a grandezza naturale. Questi hanno riguardato materiali di ripiena a base di bentonite e a base di cemento oltre che l'interfaccia tra l'argilla, la roccia ospite, e i materiali di ripiena.

Sono stati inoltre effettuati esperimenti di laboratorio su larga scala e su scala di laboratorio per migliorare la nostra comprensione riguardante i flussi di gas attraverso le fratture nelle rocce ospite argillose e l'effetto dello stress su questo. Anche se ci sono ancora incertezze associate alla produzione di gas che richiedono una prosecuzione del lavoro di ricerca, il progetto FORGE ha dimostrato che le questioni legate al gas non rappresentano dei problemi insormontabili.

FORGE ha svolto un ruolo chiave nel migliorare la competenza europea riguardante la diffusione dei gas nei depositi geologici profondi, aiutando a garantire che i partner del progetto si trovino in prima linea in questo settore in rapido sviluppo. I dati raccolti e i modelli numerici sviluppati dovrebbero essere interessanti per il settore petrolifero e per coloro che lavorano sulla cattura e stoccaggio del carbonio.