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Trovare una casa per i rifiuti che (probabilmente) sopravviveranno all'umanità
Spencer Lowell
In una calda giornata di agosto lungo un tratto accidentato della costa meridionale della California, le squadre di lavoro indossano giubbotti catarifrangenti e elmetti. Diressero a una flotta di veicoli pesanti conosciuti come barili di traino di trasportare grandi barili di cemento bianco dalla stazione di generazione nucleare di San Onofre dismessa, nota come SONGS. Ogni botte, alta circa 17 piedi e pesava 50 tonnellate, era come una serie di bambole russe che nidificavano: all'interno era sepolto un contenitore di acciaio inossidabile, che a sua volta conteneva 37 cilindri di barre di combustibile nucleare.
Dal 2013, quando le autorità di regolamentazione hanno finalmente deciso di chiudere definitivamente SONGS, team di scienziati, ingegneri e responsabili politici hanno lavorato duramente per assicurarsi che potesse essere dismesso in sicurezza. Un totale di 123 contenitori sono stati portati fuori dallo stabilimento e trasferiti nella loro nuova casa. Il loro viaggio non è stato lungo, solo in un'altra area dello stesso sito, a circa 100 piedi dall'Oceano Pacifico e a soli tre piedi sul livello del mare. Ora, con il combustibile esaurito rimosso, la centrale elettrica stessa può essere smantellata.
Questa storia faceva parte del nostro numero di novembre 2020
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SONGS, inserito nella stretta striscia tra il mare e l'autostrada che collega le distese urbane di San Diego e Los Angeles, ha iniziato ad operare alla fine degli anni '60 e ha sfornato energia senza emissioni di carbonio per decenni. Ma nel 2012, i regolatori hanno riscontrato gravi problemi con il suo generatore di vapore, un componente essenziale di un reattore nucleare che ne impedisce il surriscaldamento. La sostituzione delle parti non sarebbe economica: una stima costava più di $ 800 milioni. Per non parlare del fatto che SONGS dovrebbe quindi superare severi ostacoli normativi per riprendere le operazioni.
La chiusura era l'unica decisione logica di fronte a noi, afferma Doug Bauder, capo dell'ufficiale nucleare di San Onofre.
Gli Stati Uniti hanno già 83.000 tonnellate di scorie nucleari, sufficienti per riempire un campo da football profondo circa una dozzina di metri, e gli avanzi continueranno ad accumularsi.
Quella scelta ha risolto un problema, ma non un altro: cosa fare di tutto il combustibile nucleare che San Onofre aveva utilizzato. I suoi rifiuti radioattivi potrebbero sopravvivere alla razza umana, con componenti del combustibile esaurito che includono il plutonio-239, che ha un'emivita di 24.000 anni, e lo iodio-129, con un'emivita di 15,7 milioni di anni. Ma per ora, non c'è posto per conservarlo in modo permanente.
Quindi SONGS sta tenendo le barre di combustibile nucleare esaurito in buche di stoccaggio sepolte lungo la costa sismicamente attiva della California. Sono anatre sedute per il prossimo grande terremoto, che probabilmente colpirà entro il prossimo secolo. Se le scorie nucleari uscissero in qualche modo, i risultati sarebbero devastanti. Anche senza un terremoto, i caveau sono facili da inondare, dice Dan Hirsch, il direttore in pensione del Program on Environmental and Nuclear Policy presso l'Università della California, Santa Cruz, e le acque sotterranee possono salire al loro interno.
Il piano è di trasportare eventualmente il carburante a San Onofre fuori sede, ma dove? Gli Stati Uniti hanno già 83.000 tonnellate di scorie nucleari, sufficienti per riempire un campo da football profondo circa una dozzina di metri, e con due dozzine di impianti attualmente in fase di disattivazione, gli avanzi continueranno ad accumularsi.
Nel 1982, il Congresso degli Stati Uniti ha promulgato il Nuclear Waste Policy Act, che richiede al Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti di trovare un deposito geologico per il combustibile esaurito e portarlo lì. Dal 1987, il governo degli Stati Uniti ha concentrato la sua attenzione sullo sviluppo di un deposito sotterraneo presso la Yucca Mountain del Nevada. Tuttavia, il sito è stato una patata bollente politica, con il supporto che ha oscillato in risposta all'opposizione locale e alla leadership statale e federale. Di conseguenza, il governo non è stato finora in grado di adempiere al suo dovere legale di trovare una casa a lungo termine per le scorie radioattive americane.
Questa è una situazione in cui è necessaria una soluzione politica per risolvere un problema tecnico, afferma Bauder.
Vicino al confine di stato sull'autostrada 176, che attraversa il New Mexico sudorientale e il Texas occidentale, un cartello bianco che introduce i visitatori nella contea di Lea, New Mexico, recita: Welcome to the EnergyPlex. Si trova ai margini del bacino del Permiano, una vasta regione sedimentaria ricca di petrolio, gas naturale e potassio che abbraccia un angolo dei due stati.
Dagli anni '90 ha guadagnato una reputazione come luogo di stoccaggio di materiale nucleare, non i rifiuti di alta qualità presumibilmente diretti alla Yucca Mountain, come le barre di combustibile esaurito di San Onofre, ma gli avanzi più ordinari e quotidiani dell'industria, come i guanti , caschi e suolo che sono stati contaminati da materiale radioattivo. Per questo, il DOE ha istituito l'impianto pilota di isolamento dei rifiuti, o WIPP, a circa 30 miglia da Carlsbad, nel New Mexico. È stato autorizzato nel 1979 ma non ha ricevuto la sua prima spedizione fino al 1999. Da allora, i rifiuti di bassa attività di quasi due dozzine di reattori nucleari in tutta l'America sono stati trasportati e sepolti a oltre 2.000 piedi sotto la superficie. Waste Control Specialists (WCS), una struttura simile, è stata eretta proprio oltre il confine di stato ad Andrews, in Texas, più o meno nello stesso periodo.
La geologia del Permiano è l'ideale per seppellire le scorie nucleari a lungo raggio. Per prima cosa, la posizione WIPP ottiene una protezione naturale da uno spesso strato di sale che la circonda. Per lunghi periodi di tempo, il sale scorrerà e il materiale radioattivo sarà effettivamente sepolto in quel sale, spiega Lewis Land, idrogeologo presso il National Cave and Karst Research Institute di Carlsbad. La maggior parte dei geoscienziati, dice, crede che il sale sia impermeabile, il che significa che non c'è alcuna possibilità che i rifiuti fuoriescano nell'ambiente circostante anche se uno dei barili che contengono il materiale dovesse fuoriuscire. Nel frattempo, presso l'impianto WCS, i rifiuti saranno coperti da uno strato di 40 piedi di argilla rossa impenetrabile, che svolge la stessa funzione del sale del WIPP, una volta riempiti i siti di stoccaggio.
SPENCER LOWELLWIPP è in funzione da più di due decenni con un solo incidente. Nel 2012 esplose un tamburo. Si è scoperto che non conteneva solo materiale radioattivo scartato, ma lettiera organica per gatti a base di argilla. La lettiera inorganica per gatti è stata a lungo utilizzata come stabilizzante chimico per le scorie nucleari, ma la sostanza organica ha reagito con i sali di nitrato radioattivo, rilasciando calore e costruendo pressione fino a quando alla fine il tamburo si è rotto, disperdendo le radiazioni in tutta la struttura sotterranea. Il sale denso conteneva le radiazioni, ma fu un errore costoso.
Nel 2008, l'allora rappresentante statale di Carlsbad, John Heaton, vide che Yucca Mountain aveva difficoltà a superare il processo politico. Ha iniziato a parlare con altri della possibilità di immagazzinare temporaneamente scorie nucleari di alto livello in un sito a circa mezz'ora da Carlsbad. La Eddy-Lea Energy Alliance (ELEA), un gruppo di funzionari locali in due contee responsabili dello sviluppo economico, ha acquistato un appezzamento di 1.000 acri di pascolo situato lungo l'autostrada. Holtec, una società energetica con sede nel New Jersey, ha presto espresso interesse a sviluppare quel terreno come impianto di stoccaggio per rifiuti ad alta attività.
Eravamo entusiasti che qualcuno fosse interessato e pensavamo che fosse una parte praticabile del proprio piano aziendale, afferma Heaton, che ora è il coordinatore dello sviluppo energetico della città.
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Nella nuova struttura Holtec, il combustibile nucleare esaurito verrebbe spedito da tutto il paese e messo in deposito provvisorio. La proposta per il sito Holtec è stata presentata nel 2017 ed è ancora al vaglio della Nuclear Regulatory Commission. Holtec ed ELEA dovrebbero sapere entro il 2021 se i lavori possono iniziare o meno. Se tutto va bene, la prima volta che il sito potrebbe ricevere rifiuti sarebbe il 2023, afferma Heaton. I rifiuti verrebbero immagazzinati in contenitori, il che renderebbe facile il recupero e lo spostamento una volta deciso un deposito permanente.
Ma l'impianto nucleare non fornirà solo stoccaggio; potrebbe anche creare un lavoro stabile. L'industria del petrolio e del gas è esplosa a Carlsbad negli ultimi tre o quattro anni, quasi raddoppiando la popolazione. La rapida crescita ha messo a dura prova le risorse nella sonnolenta cittadina rurale e sono stati allestiti campi per camper, che i locali chiamano campi per uomini, per i lavoratori petroliferi e le loro famiglie. Ma queste industrie energetiche sono particolarmente suscettibili ai cicli di boom and bust: oggi c'è un rallentamento causato dal covid-19, poiché i blocchi hanno ridotto la quantità di petrolio necessaria per i trasporti. Heaton afferma che lo stoccaggio nucleare potrebbe fornire più di 200 posti di lavoro che sarebbero stabili e sicuri a lunghissimo termine.
Nonostante i vantaggi economici, alcuni legislatori statali del New Mexico hanno cercato di bloccare l'impianto di stoccaggio, adducendo la preoccupazione che metterebbe in pericolo la sicurezza pubblica e altre industrie. Anche la gente del posto è comprensibilmente preoccupata.
Ci sono le incognite del nucleare, dice Nick King, residente a Carlsbad e predicatore della Chiesa mennonita di Carlsbad. Stiamo giocando con cose che non capiamo.
I difensori affermano che la struttura Holtec non sarà un deposito permanente, ma solo un luogo di riposo fino a quando Yucca Mountain o il suo sostituto non saranno operativi. Ma la disputa sulla Yucca ha già preso una generazione, e gli agricoltori che hanno resistito a essere espulsi dal boom del petrolio e del gas sono preoccupati per quanto tempo rimarranno lì i rifiuti. Mi piacerebbe sapere cosa significa 'temporaneo', dice Teresa Ogden, una contadina di terza generazione che vive a Loving, una città appena a sud di Carlsbad. Non conosciamo gli effetti a lungo termine. Mi sento come se fossimo cavie qui fuori.
Controllo a terra: SONGS mantiene i suoi rifiuti sepolti in loco, il che significa che è potenzialmente vulnerabile al prossimo grande terremoto.
EDISON DELLA CALIFORNIA MERIDIONALENon sono solo i locali. Tom Isaacs, un consulente dell'industria nucleare che sta aiutando San Onofre a capire cosa fare con le sue scorie nucleari, teme che i siti temporanei diventino effettivamente permanenti, che le persone rinuncino allo slancio necessario per costruire l'ultimo repository e il sito di archiviazione saranno lì per sempre.
Le persone sono anche segnate dalla storia del New Mexico con l'industria nucleare. Lo stato ha ospitato il test della prima bomba atomica nel 1945, che si pensa abbia causato molti tumori e altri problemi di salute in tutto il bacino che si trovava sottovento rispetto al sito del test.
Il New Mexico ha pagato i suoi debiti, dice Gene Harbaugh, che ha vissuto a Carlsbad negli ultimi 30 anni. Non dobbiamo nulla all'industria nucleare.
E se non dovessimo creare nuovi repository? E se, invece, i siti già designati per il materiale nucleare potessero immagazzinarlo in modo più sicuro? Questa è stata una delle domande a cui l'ambientalista Elizabeth Muller ha iniziato a pensare nel 2015. Ma quando ha chiesto agli esperti cosa si poteva fare con le scorie nucleari, ha subito un respingimento: le persone nel settore hanno detto: 'Non c'è appetito per nuove idee nelle scorie nucleari . Non succede mai nulla in questo settore.' Ma, aggiunge, solo perché non è mai successo nulla nelle scorie nucleari non significa che dovresti liquidarlo come 'Non succederà mai nulla'.
In quanto relativamente nuovi arrivati sul campo, Muller e suo padre, il fisico e scettico riformato sui cambiamenti climatici Richard A. Muller, hanno sentito consulenti politici e ingegneri parlare di come potrebbero essere utilizzati anche i pozzi, perforati in profondità nella terra dalle industrie del petrolio e del gas per magazzino. Nel 2016, i Muller hanno fondato Deep Isolation, una società privata con sede a Berkeley, in California, per esplorare il loro utilizzo per il materiale nucleare.
La priorità assoluta dell'azienda è portare i rifiuti sotto terra; gli incidenti in superficie possono portare a una catastrofe. Ma i Muller si resero conto che una questione controversa che affliggeva Yucca Mountain e WIPP era il trasporto di scorie nucleari attraverso i confini di stato.
Le persone non vogliono che le scorie nucleari arrivino dal loro cortile, spiega Elizabeth Muller. Deep Isolation prevede di aggirarlo completamente seppellendo i rifiuti dove si trovano, intorno a una centrale elettrica esistente o vicino a qualche altra struttura del Dipartimento dell'Energia. (La sepoltura a lungo termine in qualsiasi struttura non designata richiederebbe il consenso della comunità.)
Le persone vogliono davvero una soluzione per il cambiamento climatico. Non c'è ciminiera in una centrale nucleare, ma ... se intendiamo distribuire più energia nucleare, questa domanda sui rifiuti è grande.
Il loro metodo prevede la perforazione di fori di 18 pollici di diametro e tra 1.000 e 3.000 metri di profondità, e quindi la perforazione lateralmente per creare un posto dove seppellire cilindri appositamente progettati e resistenti alla corrosione che immagazzinano i gruppi di combustibile esaurito. Ogni contenitore è un po' più grande di un gruppo di barre di combustibile nucleare, più simile a un guanto attorno al combustibile esaurito rispetto ai vasti barili di San Onofre, e vengono trasportati lungo il buco in una catena di due o tre.
Un vantaggio di questo metodo, dice Muller, è che la stessa tecnica potrebbe servire sia per la conservazione temporanea che per quella permanente. Nel gennaio 2019, Deep Isolation ha dimostrato che i contenitori non solo potevano essere inviati sottoterra, ma anche recuperati, se il DOE fosse riuscito a creare un deposito permanente altrove in un momento successivo e volesse trasferirvi materiale.
Il loro metodo non funzionerà ovunque, però. SONGS, ad esempio, si trova su un terreno che alla fine dovrà essere restituito al suo proprietario, la US Navy.
Nonostante l'esperimento di prova di principio dell'azienda, altri sono scettici sul fatto che il metodo di Deep Isolation sarà necessariamente sicuro.
Lindsay Krall, una geochimica che ricerca la sepoltura di scorie nucleari presso la Stanford University, teme che i contenitori dell'azienda non vengano seppelliti abbastanza in profondità da impedire la fuoriuscita di scorie nella biosfera. Inoltre, i pozzi stretti possono ospitare solo contenitori sottili, che potrebbero essere insufficienti per la sicurezza a lungo termine.
Non c'è motivo di aspettarsi che lo smaltimento in trivellazione del combustibile esaurito ottenga risparmi sui costi, afferma Krall. Piuttosto, [esso] rappresenta un rischio tecnologico, con una significativa opportunità di guasto che comporterebbe un aumento dei costi di smaltimento e una diminuzione della sicurezza pubblica.
Ma John Grimsich, direttore della scienza applicata di Deep Isolation, afferma che i siti di sepoltura che sceglieranno avranno una geologia ideale per lo stoccaggio a lungo termine, lontano dalle fonti di acque sotterranee. Le dosi di radiazioni più alte che Muller e i suoi colleghi hanno calcolato nei siti ideali sono inferiori di un fattore 10.000 rispetto all'esposizione media che una persona riceve ogni anno dalla radiazione di fondo del pianeta.
Data la quantità di rifiuti già disponibile, alcuni ritengono che sarebbe più responsabile semplicemente crearne meno. Ma è possibile farlo senza rinunciare al nucleare, una delle migliori opzioni senza emissioni di carbonio per la generazione di energia?
Un'opzione è riutilizzare i rifiuti. In Francia, le scorie nucleari sono state ritrattate dagli albori dell'industria negli anni '40. Dal 1976, il gruppo per l'energia nucleare e le energie rinnovabili Orano ha lavorato oltre 36.000 tonnellate di combustibile usato, che è responsabile della generazione del 10% dell'elettricità nucleare francese. L'impianto di Orano ricicla circa 1.100 tonnellate all'anno.
Sale della terra: gli uomini lavorano per sigillare un tunnel del sale nell'impianto pilota di isolamento dei rifiuti di Carlsbad.
BRIAN VANDER BRUG/LOS ANGELES TIMES TRAMITE GETTYIl processo di riciclaggio del combustibile nucleare richiede anni. Le barre di combustibile esaurite vengono prelevate dai reattori nucleari e poste in una vasca di stoccaggio a raffreddare per due anni. Quando arrivano a circa 570 °C, le barre di combustibile vengono confezionate in contenitori di acciaio e portate allo stabilimento di Orano nel punto più nord-occidentale della Francia, nella città di La Hague. Dopo che le bacchette si sono raffreddate al di sotto di 80 ° F, vengono tagliate in pezzi più piccoli prima di essere poste in acido nitrico e disciolte. Quindi il materiale riciclabile, una miscela di uranio e plutonio, viene separato dagli altri prodotti di fissione nel combustibile esaurito e purificato. Infine, viene rimescolato per produrre nuovo carburante.
Gli Stati Uniti hanno sviluppato la propria tecnologia approvata per il ritrattamento, ma nel 2007 la Nuclear Regulatory Commission ha decretato che sarebbe stato troppo costoso da perseguire senza un investimento da parte del DOE, che non si è concretizzato.
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I nuovi reattori nucleari più sicuri che potrebbero aiutare a fermare il cambiamento climatico Dalla fissione raffreddata al sodio alla fusione avanzata, una nuova generazione di progetti spera di riaccendere la fiducia nell'energia nucleare.
Al contrario, c'è un crescente interesse nello sviluppo di nuovi tipi di reattori nucleari che producono meno rifiuti.
La maggior parte degli impianti attuali utilizza reattori di seconda o terza generazione, che utilizzano l'acqua per raffreddare il combustibile una volta che i suoi atomi si sono divisi. I reattori di quarta generazione utilizzano refrigeranti più pesanti come il sodio o il sale fuso, che è tecnicamente impegnativo ma può produrre livelli più elevati di generazione di energia con un minor rischio di fusione. Una delle società che costruiscono sistemi raffreddati al sodio, Terrapower, produce reattori che possono funzionare anche con uranio esaurito o impoverito.
Il ritrattamento dell'uranio può ridurre significativamente i rifiuti, afferma Chris Levesque, CEO di Terrapower. Ma non impedisce del tutto la produzione di rifiuti. Levesque e altri temono che le scorie nucleari possano essere intercettate e utilizzate per favorire la proliferazione e lo sviluppo di armi nucleari.
Nella lunga carriera di Levesque nell'industria nucleare, occuparsi dei rifiuti è stato un problema tanto importante per convincere le persone ad accettare l'energia nucleare quanto la sicurezza dei reattori stessi. Le persone vogliono davvero una soluzione per il cambiamento climatico. Non c'è ciminiera in una centrale nucleare, dice. Ma vogliono sentire qualche soluzione per i rifiuti. Se intendiamo distribuire più energia nucleare, questa domanda sui rifiuti è importante per rispondere alla soddisfazione delle persone.
Il futuro delle scorie nucleari abbraccia migliaia di anni, ma gli impianti vengono smantellati proprio ora. Fino a quando non sarà possibile decidere un luogo di riposo definitivo, i depositi temporanei, come l'impianto Holtec o i pozzi proposti da Deep Isolation, sono opzioni interessanti per raccogliere i rifiuti. L'alternativa è tenerlo fuori terra, dove un incidente potrebbe avere conseguenze molto più immediate.
Tuttavia, Dan Hirsch sostiene che l'enigma è una questione etica fondamentale. Non è appropriato scaricare i rifiuti in una comunità minoritaria del Texas o del New Mexico, dice. Inoltre, lo spostamento dei rifiuti su rotaia nel Permiano potrebbe richiedere il trasporto attraverso la Navajo Nation, che lo ha vietato nel 2012 Radioactive Materials Transportation Act.
Questa generazione ha costruito centrali nucleari, dice Tom Isaacs. Abbiamo beneficiato immensamente dell'elettricità senza emissioni di carbonio. Abbiamo la responsabilità di risolvere il problema. Ciò richiede un repository.