Si può immagazzinare senza pericolo un combustibile ad alto burn-up?
I depositi geologici profondi sono attualmente la scelta preferita per la gestione a lungo termine del combustibile nucleare esausto. La sicurezza di queste strutture sotterranee, che sfruttano la geologia naturale e delle barriere artificiali per isolare le scorie radioattive, è dimostrata quantitativamente attraverso calcoli di valutazione delle prestazioni. Scienziati finanziati dall’UE hanno avviato il progetto FIRST-NUCLIDES (Fast / instant release of safety relevant radionuclides from spent nuclear fuel) per migliorare l’attuale comprensione di ciò che accade con tali barriere. Il team si è concentrato sul combustibile esausto a ossido di uranio ad alto burn-up proveniente da reattori ad acqua pressurizzata e bollente. Il burn-up è aumentato nel corso degli ultimi anni, consentendo alle centrali nucleari di ricavare più energia dal combustibile prima di sostituirlo. Tuttavia, un alto burn-up rende il combustibile esausto più caldo e più radioattivo, due considerazioni importanti nella progettazione delle strutture di stoccaggio. Queste scorie sono una fonte notevole di rilascio di radionuclidi quando un contenitore si rompe. Alcuni dei radionuclidi rilasciati mostrano una solubilità elevata nella falda acquifera mentre altri subiscono solo una ritenzione marginale lungo il loro percorso verso la biosfera. Per l’analisi della sicurezza, i ricercatori hanno bisogno di quantificare il rilascio di questi radionuclidi. Durante il progetto FIRST-NUCLIDES, gli scienziati hanno raccolto dei dati di input chiave mediante studi sperimentali e modellazione. I risultati includono distribuzione del prodotto della fissione nei pellet di combustibile, gas di fissione rilasciato dopo la perforazione di barre di combustibile esausto e rilascio di gas di fissione e prodotto non gassoso dal combustibile esausto in caso di contatto con l’acqua. La banca dati creata include i per lo più sconosciuti valori della “frazione di rilascio immediato” di iodio, cloro, carbonio e selenio. Tutti questi elementi tendono a formare delle specie anioniche che sono difficilmente trattenute chimicamente nei sistemi di barriere dei depositi. I dati e le conoscenze ottenute dovrebbero accrescere la fiducia nelle previsioni riguardanti il rilascio immediato della fissione e i prodotti di attivazione per il combustibile esausto a ossido di uranio. In particolare, il progetto FIRST-NUCLIDES ha migliorato la nostra comprensione del suo comportamento di dissoluzione in vista dell’autorizzazione di depositi destinati a diventare operativi entro il 2025.
Parole chiave
Combustibile ad alto burn-up, depositi geologici, energia nucleare, ossido di uranio, radionuclidi
