Deposito superficiale e Parco tecnologico …. spada di Damocle o opportunità?

Dopo una lunga assenza, voglio tornare con un articolo assolutamente contemporaneo o, almeno per il momento, riguardante un argomento ancora poco noto al grande pubblico.

Partiamo dall’inizio, come sapete, la storia del nucleare in Italia, a parte le scintille di qualche anno fa su una nuova consultazione, si è conclusa nel 1987 a seguito del referedum che, per volontà popolare, ha sancito una netta vittoria dei contrari allo sfruttamento di questa energia. Ora, non voglio tornare su questo argomento specifico anche se tutti voi sapete cosa penso. Purtroppo però, anche se molti fanno finta di non saperlo, un referendum non cancella dall’oggi al domani gli impianti nucleari costruiti. In particolare, in Italia avevamo 5 centrali a fissione, ancora oggi al loro posto. Queste costruzioni contengono decine di tonnellate di materiale attivato e che non può certo essere smaltito come un rifiuto qualsiasi.

Cosa succede a questi materiali?

Per quanto riguarda il combustibile nucleare, le barre di materiale fissile per intenderci, queste sono state rimosse dopo un lungo periodo all’interno do piscine di acqua. Questo passaggio è necessario per far si che il calore accumulato dai materiali venga dissipato. A partire dal 2000, le barre sono state finalmente rimosse. Dove sono finite? Come potete immaginare, le nostre barre sono state portate in due depositi geologici presenti a Le Hauge in Francia e a Sellafield in Gran Bretagna. Come tutti sapete, si tratta di depositi sotterranei, individuati rispettando stringenti criteri, in cui il materiale viene depositato per centinaia di anni in attesa che smaltisca la sua attività, cioè che il numero di atomi radioattivi decada in qualcosa di meno attivo o, in alcuni casi, compleamente inerte.

Dunque, storia finita?

Assolutamente, per prima cosa, noi tutti paghiamo altri per mantenere le nostre scorie. Quanto ci costa questa operazione? Più o meno 50-60 milioni di euro all’anno che tutti noi paghiamo con una tassa in bolletta (circa 2-2.5 euro annui per utente). Purtroppo però, questa operazione è relativa solo alle barre di combustibile, la parte attiva del reattore. Tutto il resto? Tutto il resto è al suo posto nei reattori che nel frattempo sono stati sigillati all’interno di un sarcofago di cemento armato per contenere la radioattività. Anche questo processo prevede un costo notevole, sempre pagato da noi, più che altro per la continua manutenzione necessaria ai reattori e alle strutture di contenimento.

Bene, perchè proprio ora tiro fuori questi argomenti? Cosa è cambiato?

Arriviamo ai giorni nostri. Tutti sicuramente ricordate quando nel 2003 il governo decise di costruire un deposito di scorie nucleari a Scanzano Jonico in Calabria. La decisione, ovviamente imposta dal governo e senza un preavviso, scatenò le rivolte della popolazione locale capitanata da sindaci e amministratori che si opposero fino a far desistere il governo.

Cosa si voleve costruire precisamente in Calabria? Un deposito superficiale per scorie di bassa e media attività. Perchè il governo voleva costruirlo? In realtà, non era il governo italiano a chiederne la costruzione ma l’Europa. Europa che ancora oggi ci impone la costruzione di una struttura del genere e, oggi, con tempi assolutamente ristretti.

Prima di parlare di questo deposito, credo sia necessario dare qualche numero. Molti infatti, ignorano completamente la quantità di sostanze di cui stiamo parlando. Più o meno, cifra approssimativa, parliamo di 90000 metri cubi di materiale a bassa e media attività. Dunque, non le barre di combustibile dei reattori ma le parti stesse dei reattori che si sono attivate durante il funzionamento. In questo totale rientrano poi le scorie prodotte dalla sanità e dall’industria. Eh si, anche se oggi noi abbiamo detto NO al nucleare, le nostre attività continuano a produrre grandi quantitativi di scorie, circa 500 metri cubi ogni anno. Qui rientrano i rifiuti ospedalieri di medicina nucleare, le lastre fotografiche utilizzate, ad esempio, per i controlli delle saldature, materiali attivati dai centri di ricerca, ecc. Dove mettiamo questi materiali? L’Europa ci impone di tenerceli in casa realizzando un Deposito Superficiale per scorie di bassa e media attività.

A livello pratico, chi deve occuparsi di studiare e realizzare questo deposito? Ruolo fondamentale nell’operazione è quello della SOGIN. Questa società è stata appositamente creata proprio per il decommissioning dei nostri impianti. Negli anni scorsi, la SOGIN è stata al centro di numerosi scandali per una gestione, definiamola, “allegra” dei fondi statali con subappalti milionari, oltre a relazioni con imprenditori non proprio limpidi. Negli ultimi anni però, la SOGIN stessa ha fatto un’operazione molto approfondita di pulizia interna con un bilancio di esercizio che negli ultimi anni ha segnato una vera inversione di rotta.

Proprio in questi giorni, la SOGIN ha consegnato all’ISPRA, Istituto Superiore per la protezione e la ricerca ambientale, la cosiddetta CNAPI, cioè la Carta Nazionale delle Aree Potenzialmente Idonee. Cosa contiene questo documento? In soldoni, una lista di macro-aree che potrebbero essere adatte ad ospitare il deposito superficiale. Attenzione, per la definizione di queste zone la SOGIN ha dovuto fare un attento lavoro seguendo le indicazioni dell’ISPRA. Un sito, infatti, per poter essere classificato come idoneo deve soddisfare stringenti criteri. Alcuni esempi? Non deve essere ad un’altitudine maggiore di 700 metri o inferiore ai 20, non deve essere in zona sismica o vulcanica, anche in quiescenza, non deve essere a meno di 5 Km dalla costa, non deve essere a meno di 1 Km da strade, autostrade o ferrovie, non deve avere una pendenza superiore al 10%, ecc.. Bene, la CNAPI contiene una lista di zone che, secondo la SOGIN, soddisfano questi criteri. Ora, l’ISPRA avrà due mesi per valutare il lavoro e approvare tutto o alcune di queste zone, prima di inviare il documento al governo. Quest’ultimo avrà poi un mese di tempo per una valutazione indipendente e per pubblicare la lista che, come potete immaginare, al momento non è pubblica. Attenzione, altra osservazione importante, al momento, come detto, la CNAPI contiene una lista di macro-aree, in alcuni casi si arriva anche a mezze province, dunque non sono presenti nomi specifici di comuni italiani.

Cosa succederà al momento della pubblicazione della lista? Se non facciamo nulla, un gran casino molto simile a quello del 2003 a Scanzano Jonico cioè popolazione in rivolta. Cosa deve fare la SOGIN, il governo e l’ISPRA? Parlare, pubblicare, dialogare al fine di rendere tutti informati. Nel nostro piccolo, lo stiamo già facendo con questo post. Una volta ricevuta l’approvazione dal governo, la SOGIN ha già preventivato una conferenza in cui saranno invitate tutte le parti coinvolte per spiegare nei dettagli cosa intende fare e, soprattutto, come lo vuole realizzare.

Faccio una piccola digressione. In Europa sono già presenti altri depositi superficiali di questo tipo e, in molti casi, queste strutture sono state realizate anche in paesi fortemente ambientalisti o che hanno da sempre rinunciato al nucleare. Un esempio su tutti è quello della Svezia dove, addirittura, due comuni si sono battuti per avere il deposito nel loro territorio. Perchè questo? Semplice, una struttura del genere produce lavoro ed è assolutamente innocua. Da un calcolo molto preliminare, possiamo parlare di circa 1000 posti di lavoro tra impianto e indotto. Costo della realizzazione dell’opera? Circa 1.5 miliardi di euro.

Come vengono stoccate queste scorie che, vi ripeto, hanno bassa e media attività? Con un sistema già sperimentato in tanti altri siti che prevede una struttura a matrioska con shell di cemento con all’interno contenitori di acciaio. Strutture ovviamente in grado di contenere la radioattività dei materiali all’interno.

Tutto qui? Assolutamente no. Oltre al deposito superficiale, la struttura pensata dalla SOGIN prevede anche la realizzazione di un Parco Tecnologico, ovvero di un centro ricerche specifico per lo studio sulle scorie radioattive. Come potete immaginare, fare ricerca su questi materiali è l’unico modo per studiare eventuali nuovi sistemi di decommissioning per poter arrivare, magari, a tecnologie in grado di “disattivare” le scorie rendendole inerti in tempi più rapidi di quelli attuali. Nel parco tecnologico entreranno dunque enti di ricerca da sempre impegnati in questo settore e che avranno finalmente la possibilità di lavorare direttamente sulle sostanze in questione.

Cosa penso io? Come potete immaginare, penso che questa struttura sia un’opportunità assolutamente unica. Per prima cosa, non possiamo tirarci indietro per quanto riguarda il deposito superficiale, visto che è l’Europa che ce lo chiede. In secundis, la realizzazione del Parco Tecnologico è il valore aggiunto che rende questa opportunità irrinunciabile. Per anni abbiamo discusso di scorie radioattive e di come smaltirle tra poco, forse, potremo avere un laboratorio dedicato in casa su cui lavorarci.

Prima di chiudere, vorrei spingere tutti a dire la loro prima che possa scattare il solito problema NIMBY, not in my back-yard, non nel mio cortile. Cioè? Così come avviene spesso, quando si parla di queste tematiche tutti sono favorevoli purchè il tutto non sia realizzato sotto casa mia. Oggi, non abbiamo ancora la lista delle macro-aree. Discutiamo di questa opportunità per poi arrivare a discutere, sotto tutti i punti di vista, quando ne avremo la possibilità, di quali zone verranno scelte.

”Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

La stella in laboratorio

Attraverso le pagine del forum di Psicosi 2012:

– Psicosi 2012, forum

mi e’ stato segnalato un articolo molto interessante. Perche’ lo definisco in questo modo? Semplice, l’articolo e’ talmente assurdo che merita di essere presentato qui sul blog.

Come diceva un proverbio: “Dagli amici mi guardi Dio perche’ da nemici mi guardo io”. Cosa significa? Mentre siamo guardinghi nei confronti dei nostri nemici,  ci sentiamo tranquilli verso gli amici. A volte questo puo’ creare la condizione per poter essere, come si dice, accoltellati alle spalle.

Cosa voglio dire con queste parole? Mentre ormai abbiamo capito bene quali sono i siti complottisti e catastrofisti e, almeno spero, abbiamo imparato a leggerli con occhio attento e guardingo, a volte quelli che dovrebbero essere siti seri e scientifici si lasciano prendere un po’ troppo la mano.

Questo e’ purtroppo il caso di una notiizia apparsa su ben due noti giornali online nazionali che, copiandosi spudoratamente tra di loro, hanno finito per sparare cavolate veramente fuori dalla grazia del Signore.

Prima di tuttto, vi segnalo gli articoli in questione:

– Articolo 1

– Articolo 2

Potete anche leggerne uno solo, tanto le parole utilizzate sono le stesse, ergo, non so chi dei due, ha fatto copia/incolla.

Avete letto bene? I ricercatori dell’istituto americano NIF, stanno per accendere una stella in laboratorio. Una stella? Proprio cosi’ dicono gli articoli. Si tratta di un esperimento di fusione in cui sono stati utilizzati laser con una potenza di 500 Tera Watt, 500 mila miliardi di watt di potenza. Come recita l’articolo, questa potenza e’ pari a 1000 volte quella che gli Stati Uniti stanno consumando in quel momento.

Signori, scusate le sfogo, ma questa e’ disinformazione scientifica sulle pagine di giornali nazionali che pretendono di avere una sezione di scienze! Poi, non ci sorprendiamo quando le persone pensano che al CERN si creeranno buchi neri che distruggeranno la Terra. Dall’altra parte dell’oceano stanno creando una stella in laboratorio.

Finito il mio piccolo sfogo personale, vorrei passare a commentare questa notizia. Al contrario di quanto fatto sui giornali citati, per poter capire questa notizia, e’ necessario capire bene il campo in cui ci andiamo a muovere, cioe’ la fusione nucleare.

Cercando di mantenere un approccio semplice e divulgativo, tutti conoscono le centrali nucleari per la produzione di energia elettrica. Questi reattori funzionano attraverso la fissione nucleare, cioe’ la scissione di un nucleo pesante, il combustibile, in nuclei piu’ leggeri. Questo processo, oltre ai due nuclei figli, produce un eccesso di energia. Il processo si dice dunque esoenergetico perche’ rilascia energia.

Detto in modo molto improprio, il processo inverso a quello di fissione nucleare e’ quello di fusione. In questo caso, si prendono due nuclei leggeri per fonderli insieme e formare un nucleo piu’ pesante. Questo processo e’ conveniente solo per nuclei molto leggeri, in linea di principio fino al ferro. Come viene fatto il processo? Quelli che dovete avvicinare sono degli atomi. Come sapete, nel nucleo sono presenti protoni con carica positiva. Avvicinando tra loro due cariche di segno uguale, queste si respingono tra loro con una forza che aumenta al diminuire della distanza. Sotto una certa distanza pero’, la forza coulombiana repulsiva, cioe’ quella tra cariche elettriche, diviene piu’ piccola della cosiddetta forza nucleare forte. Questa interazione e’ molto intensa, ma solo a distanze molto piccole. Detto in altri termini, dovete comprimere molto i nuclei tra loro, fino ad arrivare al punto in cui questi si attirano grazie alla forza forte.

Questa caratteristica rende il processo di fusione nucleare molto difficile da realizzare o meglio, molto difficile da sfruttare. Come anticipato, si tratta di un processo che rilascia energia. Per poter comprimere i nuclei tra loro dovete pero’ spendere un certo quantitativo di energia in qualche forma. Bene, per poter sfruttare questo processo, o meglio per guadagnarci, dovete fare in modo che l’energia spesa per attivare il processo, quella di compressione, sia minore di quella che poi viene rilasciata dai nuclei che si fondono.

Una delle possibili e piu’ studiate reazioni di fusione nucleare e’ quella del deuterio con il trizio:

D + T → ⁴He (3,5 MeV) + n (14,1 MeV)

In questa reazione i due reagenti, che altro non sono che isotopi piu’ pesanti dell’idrogeno, vengono fusi per formare un nucleo di elio, detto anche particella alfa, liberando anche un neutrone di una certa energia.

Vedete bene il processo. Indipendentemente da quello che ognuno di noi pensa delle centrali nucleari a fissione, il processo di fusione risolve automaticamente il problema delle scorie. In questo caso, non abbiamo sottoprodotti radioattivi a lunga vita media. Proprio per questo motivo, la costruzione di centrali di questo tipo e’ vista come la chimera della fisica nucleare e da diversi anni sono in corso ricerche per cercare di rendere il processo di fusione conveniente dal punto di vista energetico.

Il punto cruciale di questi studi e’ ovviamente come innescare il processo, cioe’ come far avvicinare tra loro i nuclei per far partire la fusione. Il caso visto negli articoli da cui siamo partiti e’ il cosiddetto confinamento inerziale ad ignizione laser. Detto in parole semplici, si utilizzano fasci laser per riscaldare e comprimere i nuclei e far partire la fusione.

Bene, a questo punto siamo in grado di rileggere gli articoli e di capire veramente quello che e’ successo nei laboratori del NIF.

Il laboratorio in questione utilizza 192 fasci laser per riscaldare e comprimere un sferetta di deuterio-trizio. Il numero elevato di laser serve prima di tutto per avere l’energia necessaria ma anche per poter riscaldare uniformemente la sfera di combustibile. Ovviamente, non serve irradiare continuamente il composto, ma e’ necessario che in un tempo molto breve l’energia arrivi tutta insieme sul campione. Quindi, proprio per questo si utilizzano fasci impulsati, cioe’ raggi molto intensi ma molto brevi nel tempo. Questo spiega l’enorme potenza in gioco. Data un’energia del fascio, tanto piu’ corto e’ il raggio, maggiore sara’ la potenza in gioco. Esattamente come in fisica definite la potenza come il rapporto tra lavoro e tempo per compierlo. Capite dunque da dove viene fuori quel valore enorme di 500 terawatt di potenza. Secondo voi, se fosse necessario avere 1000 volte la potenza che gli USA stanno consumando in quell’istante, chi sarebbe in grado di alimentare i laser? Nella migliore delle ipotesi, acceso il sistema salterebbe la corrente a tutti gli Stati Uniti. Direi che quanto affermato e’ quantomeno azzardato e dimostra la totale non conoscenza di quello che si sta raccontando.

Poi, cosa dice l’articolo? A questo punto, il sistema implode e si accende una stella.

Capiamo bene, perche’ implode? Lo schema semplificato del processo di fusione che avviene e’ questo:

Il meccanismo di ignizione laser per la fusione nucleare

Per compressione interna, si ha un implosione cioe’ un collassamento dei nuclei verso l’interno. Da come viene raccontato nell’articolo, sembra che ci sia una deflagrazione in laboratorio.

Poi si accende una stella ….

Perche’? Anche qui, si tratta di un’assurdita’ letta scopiazzando in giro. Il processo di fusione e’ quello grazie alla quale, ad esempio, le stelle producono la loro energia. Il nostro sole “funziona” grazie alla fusione degli atomi di idrogeno in elio. Quando si parla di processo vitale del sole e di passaggio allo stadio successivo, ci si riferisce proprio al momento in cui il combustibile finira’. Inoltre, se si vede la pagina Wikipedia dedicata al NIF:

– Wikipedia, NIF

si legge una frase molto importante:

Oltre allo studio della fusione nucleare in campo energetico, al NIF si studieranno anche i segreti delle stelle; infatti quello che si sta tentando di fare è riprodurre il fenomeno della fusione dell’idrogeno che avviene sul Sole e su tutte le altre stelle.

Ecco da dove e’ nata l’idea che in laboratorio venga “accesa una stella”. Come vedete, l’autore dell’articolo ha provato a documentarsi sulla rete, ma non ha capito proprio il senso della frase riportata.

A questo punto, credo che l’assurdita’ di tali articoli sia evidente a tutti.

Tornando di nuovo a cose serie, perche’ e’ stata data questa notizia? Il motivo principale, e molto importante, e’ che, per la prima volta, e’ stato raggiunto il pareggio energetico. Cosa significa? Per la prima volta, si e’ riusciti ad ottenere la stessa quantita’ di energia che e’ stata necessaria per attivare il processo. Se prima l’energia per accendere la reazione era molto maggiore di quella che poi veniva prodotta, ora siamo in pareggio. Si tratta di un risultato molto importante, che dimostra i notevoli passi avanti fatti in questo campo. Certo, e’ vero che al momento non stiamo guadagnando nulla, ma prima, con lo stesso processo, ci rimettevamo tantissimo. Diciamo che il trend e’ dunque molto positivo.

Ovviamente, allo stato attuale, siamo ancora in un campo pioneristico. Magari, andando avanti, ci potremmo accorgere che si sono dei limiti alla produzione di energia che non siamo in grado di superare. Speriamo questo non avvenga e si riesca, in tempi rapidi, a spostare il bilancio energetico a nostro favore. Come detto prima, questa e’ la condizione per poter sperare nella realizzazione di centrali nucleari a fusione per la produzione di energia.

 

”Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

Levitazione acustica

Qualche giorno fa, sono stati pubblicati i risultati di una ricerca davvero interessante. Credo sia il caso di analizzarli prima di tutto per la curiosita’ che possono innescare, ma soprattutto per le importanti applicazioni future che questi studi potrebbero avere.

Come forse avrete letto su diversi giornali, un gruppo dell’universita’ di Zurigo, guidato da un ricercatore italiano, e’ riuscito a creare il primo sistema di levitazione e movimentazione acustica.

Di cosa si tratta?

Detto in parole molto semplici, il suono altro non e’ che una successione di compressione e rarefazioni del mezzo in cui si muove, nel caso piu’ comune l’aria. Cioe’? Le onde sonore si propagano spostando l’aria e sono proprio queste vibrazioni quelle che noi udiamo e che fanno vibrare il nostro apparato uditivo. Infatti, come sapete, il suono non si propaga in un ambiente dove e’ stato fatto il vuoto proprio perche’ manca il mezzo per poterlo far camminare.

Il sistema di levitazione e movimentazione basato su onde sonore

Molte fonti fanno un po’ di confusione nella descrizione dell’apparato sperimentale realizzato a Zurigo, fornendo informazioni poco chiare o in alcuni casi sbagliate. Pensateci bene, se il suono crea uno spostamento dell’aria, allora un’onda sonora potrebbe essere utilizzata per far muovere un oggetto molto leggero. Bene, questo e’ il principio di base.

Al contrario di quello che trovate su molti giornali, la levitazione sonora e’ una cosa conosciuta gia’ da molti anni, dunque non e’ stata affatto “inventata” a Zurigo. Come funziona? Se ci pensate, se mettiamo un suono a spingere un oggetto, questo riuscirebbe a farlo muovere in una direzione. Per poterlo far levitare, e’ necessario avere due superfici, una emettitrice del suono e una in cui viene riflesso. Poiche’ l’onda sonora e’ come una sinusoide che si muove, calibrando opportunamente i nodi dell’onda, ottenuta dalla sovrapposizione dell’onda emessa e di quella riflessa, possiamo tenere l’oggetto fermo in questo punto. Sembra complicato ma non lo e’. Il “nodo” e’ quel punto in cui l’onda si annulla. Rimanendo nell’esempio della sinusoide, e’ quel punto in cui la funzione attraversa lo zero.

Bene, se mettiamo l’oggetto esattamente nel nodo, questo rimarra’ sospeso in questo punto, cioe’ l’onda sonora riuscira’ esattamente a bilanciare il peso dell’oggetto. Questo e’ il concetto della levitazione acustica che si conosce gia’ da diversi anni.

Dunque, cosa e’ stato studiato a Zurigo?

La levitazione acustica di cui stiamo parlando e’ un qualcosa di statico. Si mette l’oggetto nel nodo e questo resta in equilibrio. Lo studio pubblicato in questi giorni riguarda invece un apparato sperimentale realizzato ponendo diversi emettitori in linea con altrettanti riflettori in alto. Modulando la frequenza delle onde sonore e la loro intensita’, e’ possibile spostare orizzontalmente i nodi. Come potete facilmente capire, se l’oggetto e’ fisso nel nodo, punto di equilibrio, spostando il punto riusciamo a far muovere anche l’oggetto dal momento che questo e’ vincolato nel nodo.

Come potete capire facilmente, le limitazioni principali del sistema sono sul peso dell’oggetto posizionato, oltre che ovviamente nel suo volume. Il sistema realizzato consente di far levitare e  spostare, ad esempio, gocce di liquido o piccole quantita’ di solido.

Bellissimo, ma a cosa serve?

Pensateci bene, potete posizionare qualcosa nel sistema e farlo muovere senza toccarlo. Non vi viene in mente nulla? Nel settore farmaceutico, la manipolazione tra sostsnze e’ spesso inficiata dal contatto, seppur minimo, manuale. Il poter mescolare due sostanze facendole scontrare senza forze esterne rappresenta un vantaggio importantissimo in questo settore.

Inoltre, questo sistema potrebbe essere utilizzato nella manipolazione genetica delle cellule. Frammenti di DNA possono essere inseriti nelle cellule evitando tutta una serie di problematiche legate al metodo tradizionale, manipolazione manuale, contaminazione, ecc.

Altra applicazione importante potrebbe, ad esempio, essere nella manipolazione senza mani di sostanze tossiche e radioattive. Anche in questo caso, il contatto con l’umo potrebbe causare danni alla salute evitabili con l’utilizzo di questo sistema.

Concludendo, la levitazione acustica e’ un processo noto gia’ da tempo. Solo in questi giorni pero’, si e’ riusciti a realizzare un sistema in grado anche di spostare oggetti. Le applicazioni di questo sistema potrebbero essere molteplici. Il dispositivo consente infatti di poter mescolare o trattare piccole parti di liquido o solido senza il minimo contatto con l’essere umano, con evidenti vantaggi sia nel settore farmaceutico che in quello biologico.

 

”Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.