Una tomba sicura per le scorie nucleari

In questa simulazione nel granito del Grimsel si possono vedere le barre di uranio (al centro), il contenitore in acciaio e il tampone in bentonite, di colore chiaro. Alessio Ferrari

Fra 20 anni la Svizzera dovrebbe abbandonare il nucleare. Bisognerà però trovare una soluzione durevole per stoccare migliaia di tonnellate di scorie. Al Politecnico di Losanna si sta testando un sistema a barriere multiple, nel quale i rifiuti potranno riposare per secoli prima di diventare inoffensivi.

Oggigiorno, le scorie radioattive delle centrali nucleari svizzere si raffreddano (molto) lentamente all’interno di immense piscine situate presso gli impianti e nel deposito intermediario di Würelingen (Argovia). In seguito alla moratoria votata dal parlamento, in vigore dal 2006, la Svizzera non può più affidare le scorie al gigante francese Areva per un riciclaggio nella sua fabbrica a Le Hague.

Quello che avviene nello stabilimento francese è effettivamente un processo di rigeneramento: Areva afferma che il 96% delle barre radioattive che esce dalle centrali dell’Esagono è arricchito al fine di ottenere del combustibile. Una cifra però contestata da Greenpeace, secondo cui la percentuale effettiva è dieci volte inferiore. La differenza, sostengono gli ecologisti, si spiega con le esportazioni illegali di fusti verso i depositi in Siberia.

Una divergenza che mostra, una volta di più, che quando si parla di nucleare nulla è semplice e nulla è completamente trasparente…

Nelle profondità della Terra

Alessio Ferrari è uno scienziato, non un politico. Ricercatore post-dottorato al Laboratorio di meccanica dei suoli (LMS) del Politecnico federale di Losanna, sta studiando il modo in cui la roccia potrebbe accogliere le scorie, senza che queste entrino in contatto con l’ambiente e le acque sotterranee.

Un lavoro che va nella direzione degli obiettivi fissati dalla Svizzera e dai paesi vicini di stoccare i rifiuti radioattivi in strati geologici profondi. Ma se in superficie il processo sembra marciare a rilento, nei laboratori la ricerca avanza rapidamente.

«Negli ultimi 5-10 anni c’è stata una forte accelerazione a livello europeo», osserva Alessio Ferrari. «I ricercatori dispongono ora di laboratori migliori e di risultati più precisi. Hanno acquisito maggiori conoscenze sul comportamento del suolo in un contesto mutevole. I poteri pubblici, consapevoli che bisogna giungere a una soluzione, stanno da parte loro spingendo la ricerca».

Quattro barriere

Le scorie che non possono essere riciclate sono dapprima vetrificate, ovvero versate in una matrice di vetro chimicamente stabile. Le sostanze tossiche sono tuttavia ancora attive e nel corso dei secoli possono rilasciare calore che può raggiungere i 150 gradi. Bisogna attendere un periodo compreso tra 10’000 e 100’000 anni per un raffreddamento totale. Non si può dunque escludere che dei radionuclidi riescano a perforare la matrice vetrificata.

Questa prima barriera non è dunque sufficiente. La seconda è composta da un contenitore in acciaio. Ma nemmeno qui – nonostante lo spessore della parete misuri diverse decine di centimetri – non c’è la garanzia assoluta e millenaria che non ci saranno fughe radioattive.

Senza dimenticare i possibili attacchi esterni, come ad esempio da parte dell’acqua, che potrebbe col tempo corrodere il metallo. Teoricamente, la roccia del sottosuolo è poco permeabile ai liquidi. Teoricamente, appunto. Per questo motivo, i ricercatori prevedono una terza barriera.

«Non possiamo semplicemente collocare questi contenitori in fondo a una galleria», spiega Ferrari. «Ci vuole un materiale tampone tra il contenitore e la roccia. Attualmente stiamo testando la bentonite, una sorta di argilla capace di assorbire liquidi fino a 4-5 volte il suo volume iniziale. E una volta satura diventa impermeabile».

Centro di competenza

Nei laboratori del Politecnico di Losanna, l’LMS sta così eseguendo una serie di test sulla resistenza della bentonite e sulla sua reazione al calore, all’umidità e alla pressione dei contenitori, di un peso compreso tra le 8 e le 26 tonnellate.

Un’altra parte del lavoro viene svolta all’interno del massiccio del Grimsel (Oberland bernese) e del Monte Terri, nel Giura. Un laboratorio, quest’ultimo, gestito da un consorzio internazionale di enti pubblici e istituti accademici, sotto l’egida dell’Ufficio federale di topografia.

Ciò non significa comunque che questa rete di tunnel scavati a 300 metri di profondità sarà la futura “discarica nucleare” della Svizzera. Attualmente è persino vietato riempirli con scorie radioattive. «Le rocce presenti lì le ritroviamo ad ogni modo un po’ ovunque in Svizzera», precisa Ferrari, il cui compito è anche di studiare il comportamento della roccia nel caso di uno stoccaggio di scorie.

La ricerca dell’LMS è in parte finanziata dalla Nagra, la Società cooperativa nazionale per l’immagazzinamento dei rifiuti radioattivi, per la quale il laboratorio losannese costituisce il centro di referenza in materia.

Secoli e secoli

Ma come essere certi che ciò che è testato oggi sarà affidabile anche fra 1’000, 10’000 o 100’000 anni? Alessio Ferrari è ben consapevole del problema: «La scala temporale di un laboratorio è limitata al massimo a qualche anno. Per la roccia la questione è meno problematica, siccome 10’000 anni non sono nulla in termini di ere geologiche. Inoltre sceglieremo delle rocce molto stabili. Per la bentonite dobbiamo invece estrapolare le informazioni a partire da un modello matematico».

E possibilmente… senza sbagliarsi. Il concetto svizzero di deposito di scorie prevede in effetti che una volta chiuso, non sarà mai più aperto.

100’000 m3 di scorie

Le cinque centrali nucleari svizzere producono, ogni anno, 75 tonnellate di rifiuti altamente radioattivi. Nel corso del periodo di attività degli impianti (50 anni), il volume delle scorie raggiungerebbe i 7’300 m3, corrispondenti al volume di sette abitazioni mono famigliari.

Questa cifra può sembrare esigua; bisogna però tener conto che un pezzo di uranio grande quanto un cartone di latte pesa circa 20 kg.

Sempre per un periodo di 50 anni, la Nagra prevede che le centrali producono 60’000 m3 di rifiuti debolmente e mediamente radioattivi (la metà sono scorie risultanti dallo smantellamento degli impianti).

Se si aggiungono i 33’000 m3 di scorie debolmente e mediamente radioattive generate dalla medicina, dall’industria e dalla ricerca, si giunge a un totale di 100’000 m3.

Le scorie radioattive da smaltire potrebbero così riempire il grande atrio della stazione centrale di Zurigo.

Minireattore all’EPFL

100 Watt, quanto basta per alimentare una grande lampadina. È la potenza massima di Crocus, il reattore nucleare sperimentale (detto “a potenza nulla”) installato dietro a una parete di cemento spessa 1,3 metri nei locali del Laboratorio per la fisica dei reattori e il comportamento dei sistemi del Politecnico federale di Losanna (EPFL).

Crocus, che non produce elettricità non essendo collegato a una turbina, funziona con l’uranio debolmente arricchito. Quando le fissioni in atto nel suo nucleo producono una potenza di oltre 100 Watt, il sistema si arresta. Alcune ore dopo l’interruzione, la radioattività scende a livelli talmente bassi che i ricercatori possono avvicinarsi al nucleo senza protezione.

Questo reattore è impiegato per la formazione dei futuri ingegneri nucleari, i quali seguono corsi nelle due scuole politecniche federali della Svizzera (Losanna e Zurigo).

Traduzione di Luigi Jorio