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Il caso del trasferimento del combustibile nucleare degli Stati Uniti allo stoccaggio a secco
Uno dei fatti meno noti del disastro nucleare di Fukushima, dove la perdita di refrigerante nelle pozze di combustibile esaurito ha provocato massicce emissioni di radiazioni, è che parte del combustibile nell'impianto è stato immagazzinato in cosiddette botti secche, e queste botti sono sopravvissute al 11 marzo terremoto e tsunami intatti.
Stoccaggio a secco: Botti di stoccaggio presso la centrale nucleare di Diablo Canyon in California. Credito: Commissione di regolamentazione nucleare
Questo fatto potrebbe portare a nuove chiamate per spostare parte del combustibile esaurito dalle pozze d'acqua nei siti dei reattori negli Stati Uniti, dove è imballato più densamente del carburante nelle piscine giapponesi colpite, e in botti asciutte all'aperto, dicono gli esperti.
Ciò che probabilmente accadrà molto rapidamente è che la [Commissione di regolamentazione nucleare] e i servizi pubblici arriveranno a un consenso sul fatto che lo spostamento del carburante allo stoccaggio a secco deve essere accelerato per ottenere quanto più combustibile esaurito dalle piscine il più rapidamente possibile, afferma Ron Ballinger , un ingegnere nucleare del MIT. In Giappone, dice, le botti di stoccaggio a secco hanno resistito al terremoto e allo tsunami senza problemi.
Fino ad ora, le autorità di regolamentazione degli Stati Uniti hanno deciso che mantenere il carburante nelle piscine e persino consentire al carburante di essere imballato più densamente è sicuro. La maggior parte dei reattori nucleari degli Stati Uniti ha uno stoccaggio a secco e raffreddato ad aria per alcuni rifiuti del reattore, ma generalmente questo è solo perché le piscine non possono più adattarsi. I rifiuti più vecchi che hanno avuto la possibilità di raffreddarsi per alcuni anni nelle piscine possono essere spostati in botti asciutte.
Gli Stati Uniti ospitano almeno 65.000 tonnellate di rifiuti di reattori nucleari, più che in qualsiasi altra nazione, e questa cifra cresce di circa 2.200 tonnellate ogni anno.
In generale, i reattori degli Stati Uniti hanno molto più combustibile nelle loro vasche di combustibile esaurito rispetto ai reattori di Fukushima, afferma Richard Lester , che dirige il Dipartimento di Scienze e Ingegneria Nucleare del MIT. Se un evento su scala Fukushima dovesse colpire un tipico serbatoio di combustibile di una centrale nucleare statunitense, dice, penso che avresti potenzialmente una situazione peggiore semplicemente in virtù del fatto che ci sia più carburante, molto più carburante nei casi delle piscine al reattori statunitensi.
Il combustibile del reattore all'uranio esausto genera grandi quantità di calore anche dopo essere stato rimosso dal nocciolo di un reattore. Per questo motivo, le canne esaurite devono essere immerse in pozze profonde di acqua circolante per diversi anni per raffreddarle a sufficienza. Ma dopo diversi anni, le botti asciutte diventano un'opzione di conservazione praticabile. Le botti, generalmente strutture in acciaio e cemento a forma di botte che sono alte 20 piedi e siedono all'aperto, necessitano solo di un raffreddamento ad aria passivo.
In una piscina, invece, la vicinanza delle barre di combustibile l'una all'altra provoca l'accumulo di calore che richiede la circolazione continua dell'acqua. Come ha dimostrato Fukushima, le pompe e i loro sistemi di backup possono guastarsi e l'acqua nelle piscine di combustibile esaurito può fuoriuscire o evaporare.
Negli ultimi tre decenni, i ritardi nell'apertura di un deposito permanente per il combustibile nucleare esaurito negli Stati Uniti hanno portato la Commissione di regolamentazione nucleare degli Stati Uniti a consentire il riarrangiamento dei pool di combustibile esaurito esistenti per aumentare la densità delle barre al loro interno.
Degli 84 siti di reattori statunitensi attuali o precedenti che contengono combustibile esaurito, una cifra che include alcuni siti con più di una centrale elettrica, 63 hanno già botti asciutte, 10 stanno facendo domanda per costruirli e 11 non hanno ancora annunciato piani, secondo Nuclear Dati della Commissione di regolamentazione.
Carburante esaurito: Negli Stati Uniti, 63 siti di reattori nucleari attuali ed ex (compresi complessi di centrali elettriche e strutture governative) dispongono già di strutture di stoccaggio a secco. Altri 10 stanno facendo domanda per costruirli e 11 non hanno ancora annunciato piani per farlo. Ma queste botti stanno solo tenendo il passo con i rifiuti appena generati. Nella maggior parte dei luoghi, le pozze di liquido per contenere e raffreddare il combustibile sono ancora piene di rifiuti, e in molti casi queste pozze sono stipate più densamente rispetto ai reattori di Fukushima colpiti.
Se c'è un incidente con la perdita di refrigerante, sarai in grossi guai, specialmente con questi rack ad alta densità e le piscine che sono pesantemente caricate, e ancora di più se capita che ci sia carburante appena scaricato nella piscina, dice Allison Macfarlane , un geologo e professore associato di scienze e politiche ambientali presso la George Mason University, che è stato uno dei numerosi coautori di un rapporto del 2003 che metteva in guardia sul pericolo rappresentato da una fitta riorganizzazione. Molte di queste piscine si trovano ai piani superiori della centrale elettrica, il che significa che brecce o crepe potrebbero far defluire l'acqua. Se c'è una perdita di acqua, puoi avere un rilascio di radioattività molto più grande di Chernobyl, perché c'è molto più carburante nella piscina che nel nocciolo del reattore.
L'anno scorso, il presidente Obama ha annullato i piani per l'apertura del deposito di carburante sotterraneo di Yucca Mountain 90 miglia a nord-ovest di Las Vegas e ha nominato un commissione per trovare delle alternative. La commissione, che dovrebbe pubblicare il suo rapporto a giugno, non ha rilasciato dichiarazioni su Fukushima. Macfarlane, un membro della commissione, afferma di non poter discutere i suoi possibili suggerimenti. Tuttavia, il corpo è programmato per incontrarsi in una sessione pubblica il 13 maggio a Washington.
Il rapporto 2003 ha affermato che in caso di perdita di refrigerante in una piscina densamente imballata, il raffreddamento ad aria non sarebbe sufficiente. Le temperature potrebbero salire a 600 °C entro un'ora, causando la rottura del rivestimento del combustibile in zirconio, e quindi aumentare fino a 900 °C, dopodiché il rivestimento brucerebbe, con conseguente rilascio di enormi quantità di materiale radioattivo, afferma il rapporto.
Il rapporto proponeva il ritorno immediato a configurazioni di piscine a bassa densità, con più carburante raffreddato messo in botti asciutte e spostato in siti centrali. Nelle piscine più larghe, afferma il rapporto, il solo flusso d'aria potrebbe essere sufficiente per prevenire gli incendi in caso di perdita di refrigerante. Ha detto che questo potrebbe essere fatto per non più di $ 7 miliardi a livello nazionale, il che si tradurrebbe in un aumento del prezzo dell'elettricità all'ingrosso di 0,06 centesimi per chilowattora generato dal carburante.
Questi passaggi non sono stati eseguiti. un successivo Rapporto del Consiglio Nazionale delle Ricerche ha anche affermato che gli scenari di incendio richiedono ulteriori studi e hanno suggerito altre misure lasciando intatte le configurazioni dense. Sembra possibile ridurre la probabilità di un incendio del rivestimento in zirconio riorganizzando i gruppi di combustibile esaurito nella piscina e predisponendo sistemi a spruzzo d'acqua che sarebbero in grado di raffreddare il combustibile, anche se la piscina o l'edificio sovrastante fossero gravemente danneggiati, diceva il rapporto. La riorganizzazione del carburante e il raffreddamento di riserva delle piscine sono in fase di attuazione, afferma un portavoce della Commissione per la regolamentazione nucleare.
Se il governo degli Stati Uniti avesse rispettato il suo impegno del 1982 di aprire un deposito di combustibile esaurito - e i suoi successivi contratti con i servizi pubblici per iniziare a rimuovere il combustibile nel 1998 - la pressione sui pool di combustibile esaurito degli Stati Uniti sarebbe stata alleviata, afferma Lester. C'erano programmi che descrivevano come il DOE [Dipartimento dell'Energia] avrebbe spostato il carburante e quale carburante sarebbe stato spostato, dice. Penso che possiamo dire, sulla base di tutto ciò, che le piscine non sarebbero così piene come lo sono ora.
Dice che era fondamentale iniziare a stabilire siti centrali per lo stoccaggio in botti a secco come parte di un piano completo per lo stoccaggio e lo smaltimento dei rifiuti, che secondo lui non dovrebbe escludere la Yucca Mountain. Un possibile utilizzo del sito è per l'archiviazione temporanea, afferma Lester.