Le scorie nucleari sono le scorie radioattive prodotte dai reattori nucleari o rimaste da progetti di ricerca, usi medici e fabbricazione di armi nucleari. I metodi di classificazione possono variare leggermente da paese a paese, ma generalmente vengono riconosciute due categorie: i rifiuti ad alta attività (HLW) e i rifiuti a bassa attività (LLW), in base alla radioattività, alla fonte e al tempo di dimezzamento. Questi materiali sono potenzialmente pericolosi perché emettono radiazioni ionizzanti, che possono danneggiare o uccidere le cellule, produrre mutazioni e difetti alla nascita e causare il cancro. Il grado di rischio dipende dal livello e dal tipo di radioattività, con alcuni materiali che sono molto pericolosi in forma grezza e altri che rappresentano una piccola minaccia nella maggior parte delle circostanze. Lo smaltimento sicuro delle scorie nucleari è una questione in corso e controversa.
Tipi e fonti
I rifiuti ad alta attività sono costituiti principalmente da barre di combustibile esaurito provenienti da reattori nucleari. Queste centrali elettriche si basano sulla fissione nucleare per generare calore e il combustibile viene trasformato in barre che possono essere spostate dentro e fuori dal nocciolo del reattore per controllare il processo. Dopo un po’, la velocità di fissione in un’asta diminuirà fino al punto in cui non è più efficiente e l’asta verrà rimossa. Le barre rimosse sono note come barre di combustibile esaurito e sono altamente radioattive, contenenti una serie di prodotti di fissione, elementi radioattivi creati dal processo di fissione. Questi elementi decadono a velocità diverse e, nel tempo, le barre diventano meno radioattive, ma rimarranno potenzialmente pericolose per molte migliaia di anni.
I rifiuti a bassa attività, negli USA, comprendono essenzialmente tutto ciò che non rientra nella categoria dei rifiuti ad alta attività. Proviene da un’ampia varietà di fonti. È costituito da materiali che sono entrati in contatto con sostanze radioattive, o che sono diventati essi stessi radioattivi a causa dell’esposizione ad alcune forme di radiazioni, nonché piccole quantità di radioisotopi provenienti da istituti di ricerca e ospedali. Esempi sono gli indumenti protettivi indossati dal personale che lavora con materiali radioattivi e le siringhe e gli aghi utilizzati per l’iniezione di radioisotopi per scopi medici. In genere rimane potenzialmente pericoloso per poche decine e poche centinaia di anni.
Alcuni paesi hanno una categoria intermedia di rifiuti. Questo non è riconosciuto negli Stati Uniti, ma è utilizzato in Europa e include parti scartate di reattori nucleari che sono venute a contatto con combustibile nucleare e materiali derivanti dallo smantellamento dei reattori. Un’altra categoria sono gli “steri di mulino”, che sono gli avanzi dell’estrazione dell’uranio dal suo minerale. Questi sono solo leggermente radioattivi e di solito si pensa che rappresentino più un rischio chimico che un rischio radiologico, poiché spesso contengono metalli pesanti tossici.
Smaltimento
I rifiuti ad alta attività vengono generalmente stoccati in loco presso le centrali nucleari fino a quando non diventa disponibile un sito di smaltimento adeguato. Durante questo periodo di conservazione iniziale viene tenuto sotto almeno 20 piedi (6 metri) di acqua, che assorbe la radiazione. L’opzione preferita per lo smaltimento a lungo termine è in profondità sotto terra, con il materiale radioattivo racchiuso in vetro e attentamente monitorato. Trovare un sito di smaltimento adatto è, tuttavia, problematico, poiché i piani per lo stoccaggio di rifiuti altamente radioattivi in un determinato luogo tendono a incontrare una feroce opposizione. Le barre di combustibile esaurito possono anche essere conservate fuori terra in grandi contenitori di metallo e cemento.
Un’altra opzione per le barre di combustibile esaurito è il ritrattamento. Dopo che un fascio di combustibile nucleare è stato rimosso da un reattore, contiene ancora la maggior parte del suo uranio originale, ma mescolato con prodotti di fissione altamente radioattivi. Questo cocktail radioattivo può essere separato attraverso un processo chiamato ritrattamento nucleare, che seleziona gli elementi nel combustibile esaurito e consente il recupero e il riutilizzo del combustibile utile. Questo processo lascia ancora alcuni rifiuti altamente radioattivi che devono essere smaltiti, ma la quantità è molto inferiore. A partire dal 2013, il ritrattamento non è praticato negli Stati Uniti, ma viene effettuato nel Regno Unito e in Francia.
I rifiuti a bassa attività sono stoccati in appositi contenitori che, ove necessario, presentano un grado di schermatura adeguato al livello e al tipo di radioattività. Le sostanze che emettono radiazioni alfa non richiedono schermatura, poiché sono pericolose solo se ingerite o inalate. Le radiazioni gamma e gli emettitori di neutroni, tuttavia, richiedono una schermatura significativa. Come per i rifiuti ad alta attività, i materiali sono interrati, ma di solito relativamente vicino alla superficie.
Il rischio rappresentato dalle scorie nucleari
Le scorie nucleari sono potenzialmente pericolose perché emettono tipi di radiazioni che hanno energia sufficiente per ionizzare gli atomi, il che significa che gli atomi si caricano elettricamente a causa, ad esempio, della rimozione degli elettroni. Nel corpo umano, questi atomi carichi possono interagire con altri atomi, causando cambiamenti chimici nelle cellule e nel DNA. Alti livelli di radiazioni ionizzanti uccidono le cellule e possono causare effetti immediati potenzialmente letali, mentre livelli più bassi possono causare danni genetici e cancro. Per mettere le cose in prospettiva, tuttavia, le scorie nucleari non sono necessariamente più pericolose dei veleni chimici, che vengono prodotti in quantità molto maggiori. È stato stimato che l’esposizione del pubblico agli agenti cancerogeni delle centrali elettriche a carbone è molto maggiore rispetto ai rifiuti nucleari, a causa di sostanze chimiche ed elementi radioattivi naturali, rilasciati nell’atmosfera dalla combustione del carbone.