Residui di scorie radioattive dai depositi di stoccaggio

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L’inaspettata corrosività dei fusti nucleari. Una simulazione delle condizioni di stoccaggio dei rifiuti nucleari ha evidenziato un processo accelerato di corrosione sulla superficie di contatto tra l’acciaio dei fusti e il loro contenuto radioattivo. La scoperta mette in discussione i progetti di depositi per scorie a elevata attività.

I metodi stoccaggio a lungo termine delle scorie nucleari potrebbero essere meno affidabili e duraturi di quanto ritenuto. Il loro punto debole, finora sottovalutato, è la corrosione dei fusti di acciaio inossidabile che viene accelerata, in ambiente acquoso, dal contatto con le scorie contenute negli stessi fusti. L’allarme è stato lanciato da uno studio pubblicato su “Nature Materials” da Xiaolei Guo e colleghi dell’Ohio State University a Columbus, negli Stati Uniti, che richiama l’attenzione sulla necessità di riconsiderare attentamente l’interazione tra i diversi materiali che si progetta di usare in questo delicato campo di gestione delle scorie radioattive militari e civili.

© Chromorange Photostock / AGF 
© Chromorange Photostock / AGF

Questi nuovi risultati riguardano in particolare lo smaltimento definitivo dei rifiuti radioattivi di elevata attività, cioè quelli che rimarranno pericolosi per gli esseri umani e per l’ambiente ancora per centinaia di migliaia di anni. Quasi tutte le nazioni con attività nucleari hanno in progetto lo stoccaggio in siti geologici profondi. Questo metodo, considerato da alcuni esperti uno dei più sicuri, prevede l’immagazzinamento in appositi siti che, per le loro caratteristiche intrinseche, garantirebbero un isolamento dalle attività umane e una stabilità su tempi molto lunghi.

Prima di essere accumulate, le scorie a elevata attività sono trattate, poi imprigionate nel vetro o nella ceramica e infine sigillate in contenitori di acciaio inox per impedirne l’interazione con l’ambiente. Il problema è che gli attuali standard di sicurezza di questi metodi di stoccaggio valutano la corrosione dei singoli gruppi di materiali in modo indipendente, trascurando le potenziali interazioni tra materiali diversi che si trovano a contatto nei fusti.

Guo e colleghi hanno considerato l’interfaccia tra la superficie interna dei fusti di acciaio e le scorie e ne hanno studiato la corrosione in condizioni di deposito simulato per 30 giorni. Hanno scoperto così che la corrosione di vetro e ceramica è notevolmente accelerata proprio nell’area di contatto tra scorie e acciaio inossidabile.

In sostanza, con il raffreddamento delle scorie depositate in un ambiente acquoso, fenomeni corrosivi localizzati dell’acciaio dei fusti potrebbero far percolare acqua al loro interno, nello spazio confinato tra la superficie di acciaio e la massa vetrosa. La dissoluzione dell’acciaio genera cationi metallici, ovvero ioni metallici con carica elettrica positiva, che vanno incontro a idrolisi, producendo protoni. Questi aumentano fortemente l’acidità locale, che a sua volta rinforza la corrosione dell’acciaio e provoca quella del materiale vetroso e di conseguenza la liberazione delle specie radioattive. Un processo molto simile si verifica anche nella ceramica.

Gli autori sostengono che un simile effetto di promozione della corrosione potrebbe, a lungo andare, portare al rilascio di materiale radioattivo nell’ambiente. Questo rischio, finora trascurato, dovrebbe essere considerato attentamente nelle valutazioni dei materiali destinati allo stoccaggio delle scorie.

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