Una roccia antica per stoccare le scorie nucleari

Il laboratorio del Mont Terri ha celebrato i 20 anni di attività il 19 maggio 2016. Keystone

Un tipo particolare di argilla presente nel sottosuolo svizzero potrebbe risolvere un importante dilemma: dove immagazzinare le migliaia di metri cubi di scorie che rimarranno dopo la chiusura delle cinque centrali nucleari della Svizzera? Reportage nel laboratorio del Mont Terri.

Un tunnel buio dalle pareti rocciose umide e gocciolanti. È la prima cosa che si nota durante la visita del laboratorio sotterraneo del Mont Terri a Saint-Ursanne, nel canton Giura, che ci porta a 300 metri di profondità.

Dopo alcuni passi, le pareti del cunicolo diventano improvvisamente asciutte. È in questo punto che avviene la transizione geologica tra la roccia calcarea e l’argilla opalina. Per i ricercatori del Progetto Mont Terri (PMTCollegamento esterno), si tratta di una miniera d’oro.

Malgrado risulti duro al tatto, il materiale di color grigio scuro è classificato tra le rocce argillose a causa della sua composizione geologica. L’argilla opalina in Svizzera si è formata 175 milioni di anni fa durante il Giurassico, quando il paese era ricoperto da un mare poco profondo. La roccia prende il nome da uno speciale tipo di fossile, la Leioceras opalinum, un’ammoniteCollegamento esterno dotata di un guscio opalescente.

All’interno dei minuscoli pori dell’argilla sono rimaste intrappolate piccole quantità di acqua marina. Si tratta della prova vivente della capacità della roccia di impedire il movimento dei liquidi. Ed è precisamente questa proprietà dell’argilla opalina a interessare i ricercatori: la sua permeabilità è talmente bassa da renderla praticamente stagna.

Inoltre, la roccia fratturata è in grado di auto sigillarsi. Ciò significa che le scorie nucleari possono essere confinate efficacemente nell’argilla opalina e che il mondo esterno può essere tenuto al riparo dalle conseguenze nocive delle particelle radioattive.

Consorzio internazionale

Al Progetto Mont Terri, lanciato nel 1996, collaborano 16 partner di otto paesi. Nel laboratorio sotterraneo di Saint-Ursanne (canton Giura), lungo 700 metri, sono stati condotti più di 130 esperimenti, di cui 45 ancora in corso. Le ricerche si concentrano sullo stoccaggio di scorie radioattive in strati geologici profondi e sul sequestro di CO2. In totale sono coinvolte un migliaio di persone tra ricercatori, ingegneri e tecnici.

Sino ad oggi, nel progetto sono stati investiti circa 75 milioni di franchi. Dal 2005, il laboratorio è sotto la guida del servizio geologico nazionale swisstopoCollegamento esterno, una divisione del Dipartimento federale della difesa.

«Se funziona qui, funziona ovunque»

Il laboratorio del Mont Terri non è stato pensato per diventare un deposito di rifiuti radioattivi. Si tratta invece di un esperimento in scala 1 a 1 per studiare la fattibilità e la sicurezza dello stoccaggio a lungo termine di scorie radioattive in strati di argilla opalina.

Le conoscenze acquisite attraverso il progetto saranno usate per aiutare la Svizzera, e i partner internazionali del PMT, a selezionare i siti più appropriati per lo stoccaggio delle scorie nucleari. «Il fatto di costruire o meno un deposito per le scorie radioattive è una questione politica. Ma sull’ubicazione di tale confinamento, è la scienza che deve avere voce in capitolo», ha affermato Markus Kägi in occasione della celebrazione del 20. anniversario del PMT lo scorso 19 maggio. Il presidente del Comitato dei cantoni nel Piano settoriale dei depositi in strati geologici profondi ha aggiunto che «bisogna poter fare esperimenti anche su cose che al primo tentativo sembrano un fallimento. Al Mont Terri ci possiamo permettere degli insuccessi. Sul sito del deposito, invece, non ci sarà spazio per gli errori».

Presente alle celebrazioni, il ministro della difesa Guy Parmelin ha dal canto suo sottolineato che «indipendentemente dalla nostra posizione pro o contro l’energia atomica, dobbiamo accettare il fatto che ci sono delle scorie radioattive e che la nostra società è responsabile del loro smaltimento sicuro e del loro stoccaggio a lungo termine».

I test condotti nei cunicoli del laboratorio del Mont Terri si focalizzano sullo studio delle caratteristiche dell’argilla opalina e sulla realizzazione di contenitori e di barriere sicure per le scorie. Ad esempio, per determinare la capacità della roccia di trattenere le particelle radioattive, i ricercatori immettono una determinata quantità di traccianti radioattivi. Dopo un anno, la roccia viene analizzata per sapere se e come queste particelle si sono spostate.

Meinert Rahn dell’Ispettorato federale della sicurezza nucleare illustra uno degli esperimenti condotti al Mont Terri. swissinfo.ch

I ricercatori studiano anche l’attività sismica della regione e l’effetto dei terremoti sulla roccia. Siccome il materiale tossico viene depositato nel sottosuolo, i movimenti delle placche tettoniche possono rappresentare un rischio per i futuri depositi. Il direttore del PMT Paul Bossart fa infatti notare che il laboratorio si trova in una regione particolarmente attiva dal profilo sismico. E ciò è una buona cosa perché, spiega, «se funziona qui, funziona ovunque».

Scavare più in profondità

L’argilla opalina è molto diffusa in Svizzera e in altri regioni d’Europa.  «Se si scavasse nel terreno tra Ginevra e San Gallo, si troverebbe dell’argilla opalina. Questa roccia è presente anche nel sud della Germania, dove occupa una superficie totale di circa 100’000 km2, il doppio della superficie della Svizzera», rileva Paul Bossart.

Tuttavia, puntualizza, vanno riempiti severi criteri prima che un sito venga considerato tra i potenziali depositi. «Non si può costruire un deposito [per scorie radioattive] a tre km di profondità. La profondità ideale si situa tra i 400 e i 900 metri. Inoltre, ci sono regioni che in futuro potrebbero essere ricoperte dai ghiacciai: esse vanno evitate poiché c’è il rischio che il ghiacciaio perturbi il deposito».

Grazie al lavoro svolto dal laboratorio del Mont Terri e dalle istituzioni partnerCollegamento esterno, il PMT è giunto alla conclusione che l’argilla opalina è un materiale «robusto» per confinare, per un periodo prolungato, del materiale altamente radioattivo.

Ciononostante, c’è ancora molto da scoprire su questa roccia particolare e sulle sue proprietà.

Malgrado abbia il vantaggio di essere una barriera naturale, l’argilla opalina non è molto termoresistente: a meno che non vengano depositate su vaste aree, le scorie radioattive potrebbero surriscaldare la roccia. L’argilla opalina non è nemmeno molto solida a livello strutturale. Trovare una struttura stabile per contenere le scorie rappresenta quindi una notevole sfida ingegneristica.

Per investigare più in profondità tali questioni e sfide, il PMT prevede di ampliare il laboratorio all’inizio del 2018 (per un costo di 5 milioni di franchi). Inoltre, si stanno valutando dieci proposte di progetto in vista di un nuovo programma di ricerca all’inizio del 2020.

«Quando si vuole realizzare un deposito in profondità è necessario un concetto sulla sicurezza che tenga conto di tutti gli argomenti: ricerca, test in loco e situazioni analoghe in natura», spiega Paul Bossart. «Tenendo conto delle analogie in natura possiamo studiare quello che è successo nel passato per trarre le nostre conclusioni sul futuro. Al Mont Terri, ad esempio, possiamo tornare indietro nel tempo di sei milioni di anni studiando l’acqua intrappolata nei pori».

Scorie nucleari in Svizzera

Le scorie radioattive prodotte in Svizzera provengono per lo più dalle cinque centrali nucleari, ma pure dalla medicina, dall’industria e dalla ricerca. La Svizzera ha deciso di non più costruire nuovi impianti nucleari. Quelli esistenti saranno disattivati alla fine del loro ciclo di vita. L’Ufficio federale dell’energia stima che a quel momento si dovrà procedere allo smaltimento di circa 100’000 metri cubi di scorie radioattive. Per questo, la Legge federale sull’energia nucleare stabilisce che bisognerà trovare un deposito in strati geologici profondi. Fino a quando non sarà trovata una soluzione a lungo termine, le scorie radioattive della Svizzera saranno stoccate in superficie, nel deposito intermedio di Würelingen, nel canton Argovia.

Radioattività

La radioattività è una forma di energia a cui la maggior parte degli abitanti della Terra è esposta quotidianamente a deboli dosi. I materiali radioattivi presenti in natura, come ad esempio l’uranio, il torio, il radon e alcune forme di sodio e potassio, emettono spontaneamente radiazioni quando il nucleo di un atomo instabile passa a un livello di energia inferiore (decadimento radioattivo). Un’esposizione a una forte dose di radiazione, misurata in millisievert (mSv), può danneggiare tessuti e organi. Una dose compresa tra i 200 e i 1’000 mSv può aumentare il rischio di tumore mentre una dose superiore agli 8’000 mSv provoca la morte del 50% degli individui esposti. A titolo di paragone, un volo intercontinentale di andata e ritorno comporta una dose di radiazioni di 0,03-0.06 mSv. In Svizzera, il valore massimo di esposizione alle radiazioni in ambito professionale è di 20 mSv all’anno.

Il deposito delle scorie radioattive nelle profondità della Terra è per gli addetti ai lavori il metodo più sicuro per stoccare i materiali pericolosi. Una scelta giudiziosa? Dite la vostra.

Traduzione e adattamento dall’inglese di Luigi Jorio