La sfida dei sarcofagi nucleari

Che provengano dalla produzione di energia nucleare o da test militari, viviamo in un mondo già piuttosto pieno di rifiuti radioattivi, materiali estremamente pericolosi per gli esseri viventi: riescono a danneggiare cellule e Dna, bombardandoli con radiazioni elettromagnetiche e altre particelle, invisibili ma distruttive, prodotte dal decadimento. Una volta che i nuclei radioattivi vengono attivati, il loro decadimento, responsabile delle radiazioni, non si può più fermare, se non in modo spontaneo dopo diversi secoli o addirittura migliaia di anni. L’unico modo di cui oggi dispone l’essere umano per ridurre i rischi delle scorie nucleari è il confinamento fisico, come spiega Claudia Mondelli dell’Istituto officina dei materiali del Cnr: “Il metodo utilizzato fin dall’inizio, e ancora oggi in uso, per raggiungere la sicurezza sul lungo periodo consiste nel creare barriere fisiche per ridurre e indebolire le particelle e le radiazioni prodotte dalle scorie. A questo scopo il materiale più usato è il cemento, che permette, grazie alla sua struttura chimica, la cattura delle particelle radioattive e, quindi, il confinamento delle scorie”.

Un ulteriore livello di sicurezza nella progettazione delle strutture di stoccaggio delle scorie è quello fornito dalla geologia. “Soprattutto in Francia si stanno progettando sistemi di stoccaggio sotterraneo. Si tratta solitamente di strutture a centinaia di metri di profondità o incassate all’interno di spessi strati di terreno, in zone selezionate anche in base alle caratteristiche geologiche per contare sull’effetto di schermo naturale del suolo e delle rocce”, prosegue l’esperta. “Lo scopo infatti deve essere non soltanto quello di ridurre le radiazioni che riescono a sfuggire all’esterno, ma soprattutto farlo per periodi di tempo molto lunghi, in grado di coprire almeno i primi secoli di intenso decadimento del materiale radioattivo”.

Nonostante sia stato perfezionato nel tempo, il metodo di progettazione di queste strutture, oggi come ieri, continua a basarsi sullo stesso principio fisico dei primi sarcofagi. “Nel periodo post-bellico, il ’46 e il ’58, il grande accumulo di scorie prodotte dalle prove nucleari americane creò la necessità dello stoccaggio: fu individuato un vulcano nelle Isole Marshall, già utilizzato in precedenza per test nucleari, che venne trasformato in discarica per un totale di ottantamila metri cubi di materiale radioattivo. Per massimizzare l’isolamento, le pareti del vulcano furono rivestite da una colata di cemento spessa diversi metri, migliaia di tonnellate di calcestruzzo; alla fine il vulcano fu ‘tappato’ come una pentola con il coperchio. Una progettazione che, allora, non tenne in considerazione la possibilità di fuoriuscite dal fondo del vulcano, in pratica una pentola senza fondo, con conseguenti rischi di contaminazione delle falde acquifere”, chiarisce Mondelli. “Un caso famoso e più recente di sarcofago nucleare è quello della centrale di Chernobyl, che oggi ne ha ben due. Il primo fu un sarcofago di emergenza creato dopo l’incidente, il cui cemento, nei decenni, ha subito radiazioni talmente forti da parte del materiale ancora attivo da risultarne sfaldato a livello atomico. Per tamponare le perdite del primo, nel 2016, il tutto venne ricoperto da un secondo sarcofago, formato da spessi strati di cemento e da 25.000 tonnellate di acciaio. Nonostante la recente costruzione, il secondo sarcofago di Chernobyl è destinato a durare poco più di 100 anni, niente in confronto ai tempi di decadimento del materiale ancora presente”.

Il contenimento a barriera continua a essere il metodo più usato per assorbire la radiazione, anche se le tecnologie cercano di migliorare gli aspetti più critici nei depositi di ultima generazione. “Per il nuovo sarcofago di Chernobyl sono state messe a punto alcune soluzioni tecniche per raggiungere un maggiore tempo di vita: le pareti sono state rivestite con una resina antipolvere che evita l’accumulo di particelle radioattive sulle pareti stesse, che ne accelererebbero il degrado; dell’aria secca viene inoltre fatta fluire nelle intercapedini del tetto per evitare l’ossidazione e il degrado delle parti metalliche della struttura; infine, il sarcofago  è progettato per resistere meccanicamente a venti molto forti”, continua la ricercatrice. “La sfida tecnologica principale resta però quella di allungare i tempi di vita dei sarcofagi nucleari: la radioattività decresce spontaneamente, ma alcuni prodotti radioattivi hanno tempi di decadimento dell’ordine di decine di migliaia di anni. Gli studi per cercare soluzioni più efficaci ci sono, ma al momento non si può fare meglio di così: tutti sperano che il problema venga risolto dalle nuove generazioni”.

Ciò che accomuna i contenitori nucleari è la loro maestosità e la necessità di dover durare per molti secoli a venire, strutture estremamente grandi e pesanti pensate per durare a lungo dopo di noi: sarà l'eredità che lasceremo alle future generazioni, al posto di piramidi e città perdute, del Colosseo o di magistrali opere d’arte, possibilmente con il libretto di istruzioni. “Progettare un sarcofago nucleare significa guardare il futuro con realismo e consapevolezza: custodire le scorie non è solo un esercizio tecnico, ma un gesto di civiltà verso chi verrà dopo di noi. Lo sguardo al futuro fa della gestione delle scorie una sfida non solo scientifica, ma soprattutto umana, di preservazione del Pianeta e delle persone che lo abitano, accettando allo stesso tempo la nostra responsabilità storica verso le generazioni future”, conclude Mondelli.

Fonte: Claudia Mondelli, Istituto officina dei materiali, mondelli@iom.cnr.it