Per la serie “i borghi radioattivi d’Italia” oggi parliamo di un posto speciale: Civita di Bagnoregio, antico borgo etrusco costruito su uno sperone di roccia in provincia di Viterbo, con la Valle dei Calanchi a fargli da sfondo. Lo abbiamo visto in film e spot pubblicitari, ma Civita è uno di quei posti da visitare di persona. L’erosione della collina e l’inesorabile spopolamento le sono valsi l’appellativo di “città che muore” [1]. Gli abitanti rimasti sono solo una decina, ma le centinaia di migliaia di turisti che la visitano ogni anno possono renderla piuttosto affollata [2]. Quasi nessuno di loro sa che questo luogo fiabesco è anche uno dei posti più radioattivi d’Italia con ratei di dose da radiazione gamma tra 0.40 e 0.50 μSv/h, circa sei volte il fondo ambientale medio italiano [3].
Immagine 1 – Andamento del rateo di dose media oraria da radiazione gamma durante una gita a Civita di Bagnoregio (VT). Partenza dai dintorni di Cortona (AR) con dose di circa 0.05 μSv/h. Durante il viaggio si arriva intorno agli 0.15 μSv/h. All’ingresso nel centro storico il rateo sale oltre gli 0.50 μSv/h. Sulla via di casa i valori tornano su livelli vicini al fondo ambientale medio italiano. Il periodo di 90 minuti trascorso all’interno del centro storico corrisponde alla banda viola in alto: rateo medio di dose 0.49 μSv/h. Dosimetro Tracerco PED+
Cosa rende Civita così radioattiva? Qualcuno l’ha contaminata con rifiuti provenienti da chissà dove? No, semplicemente Civita di Bagnoregio, come tanti altri borghi d’Italia, è costruita con il tufo sul tufo e dove c’è tufo ci sono l’Uranio 238 e il Torio 232 con le loro progenie [4], oltre al Potassio 40, radioisotopi presenti ovunque in natura, ma di più in alcune di rocce magmatiche.
Immagine 2 – Spettro gamma rilevato a Civita di Bagnoregio. Durata della misura: 60 minuti. Rateo medio di dose da radiazione gamma: 0.51 µSv/h. Sono i visibili i picchi gamma di Uranio 238 e Torio 232 con le loro progenie e del Potassio 40. Spettrometro Mirion PDS 100G
Mettiamo le cose in prospettiva: 0.50 μSv/h è più del doppio della media di quanto ho preso nelle sette ore circa che ho passato a girare intorno alla centrale nucleare di Fukushima Dai-ichi nel 2019, ed è più o meno il rateo medio che ho rilevato nell’ora che ho trascorso dentro la No-Go Zone [5], ovvero l’area della prefettura di Fukushima in cui non è permesso vivere, dove si può transitare in auto, ma non è consentito fermarsi e nemmeno aprire il finestrino.
Ma la radioattività di Civita è “naturale”, quella di Fukushima è “artificiale”, c’è una bella differenza, no? No, ma se vuoi tranquillizzare qualcuno, che si tratti di medicine, cibo, cosmetici, saponi, persino di materassi o spugne da bagno, “naturale” è la parola magica. “100% naturale” deve essere una delle formule di marketing più efficaci di sempre e si basa su un’idea semplice: la natura è buona e ciò che è naturale non può farmi male. Basterebbe ricordare che batteri e virus sono naturali, così come i terremoti, gli tsunami e una lunga lista di veleni, per capire che non è così.
In fatto di radiazioni non c’è una radioattività buona (naturale) e una cattiva (artificiale). Quando una radiazione ionizzante interagisce con il nostro corpo, l’organo di turno non gli chiede se è naturale o no. La dose dipende dall’energia [6], e l’energia si misura con un numero, non con un aggettivo.
Immagine 3 – Centinaia di persone risalgono il ponte per accedere al centro storico di Civita di Bagnoregio nel giorno di Pasquetta 2023.
Una differenza in effetti però c’è: il Cesio 137 “artificiale” di Fukushima, con la sua emivita di 30 anni [7], scomparirà nel giro di qualche generazione, mentre i radioisotopi “naturali” che rendono radioattiva Civita di Bagnoregio hanno tempi di dimezzamento paragonabili all’età del sistema solare o dell’universo stesso: 4.5 miliardi di anni per l’Uranio 238 [8], oltre 1.2 miliardi di anni per il Potassio 40 [9] e addirittura 14 miliardi di anni per il Torio 232 [10]. Erano lì molto prima degli etruschi, e staranno ancora emettendo radiazioni alfa, beta e gamma quando gli oceani saranno evaporati e la nostra specie si sarà estinta o sarà dovuta migrare su altri pianeti per sopravvivere.
Immagine 4 – Pasquetta 2023, centro storico affollato di turisti. Rateo di dose nella piazza centrale intorno agli 0.50 μSv/h. Dosimetro Tracerco PED+
Ma allora Civita è pericolosa? L’Organizzazione Mondiale della Sanità ci dice che livelli simili di radioattività, per quanto sopra la media, non costituiscono un rischio per la salute, anche vivendoci in pianta stabile [11] (*). Quindi continuiamo a visitare Civita di Bagnoregio ogni volta che ne abbiamo l’occasione. Certo che se Civita, anziché uno dei borghi più belli d’Italia, fosse stato un impianto industriale di qualunque tipo, la storia delle radiazioni sei volte sopra la “media” avrebbe mobilitato frotte di comitati e di politici “dalla parte dei cittadini”, che l’avrebbero già fatta radere al suolo. Ci avrebbero spiegato che non ci vuole molto a capire che le radiazioni sono incompatibili con un territorio come il nostro ad alta vocazione turistica. In effetti ci vuole pochissimo, basta ignorare il fatto che ci sono sempre state.
A proposito di impianti industriali, vivere nelle vicinanze da una centrale nucleare comporta in media una dose aggiuntiva di radiazioni di circa 0.1 μSv in un anno [12], la stessa che si prende dal fondo ambientale medio italiano in circa un’ora e mezzo e a Civita di Bagnoregio in meno di 15 minuti.
Immagine 5 – Cosa rende Civita di Bagnoregio così radioattiva? Il tufo.
L’evento di presentazione del capitolo italiano di Women in Nuclear (WIN-Italy) ha segnato un momento significativo nella promozione dell’eccellenza nucleare italiana. Tenutosi al Politecnico di Milano lo scorso 21 marzo, l’evento ha offerto un’opportunità unica per comprendere il progetto, i suoi componenti e per accogliere ospiti d’eccezione.
Nata nel 2023, l’associazione promuove una divulgazione del settore nucleare e della radiazione, dando spazio a figure femminili del settore in ambito scientifico e lavorativo. Lo scopo di WiN Italy spazia dalla divulgazione tramite eventi e contenuti multimediali, al potenziamento di reti di professionisti e professioniste in ambito lavorativo, ad attività con università e scuole, così come eventi rivolti al grande pubblico. Nel corso dell’evento è stato possibile approfondire la missione, gli obiettivi e le strategie del progetto.
La presentazione delle figure chiave che stanno guidando il progetto (Margherita Morriello, Stefania Salmini, Elena Agostoni, Elettra Sophia Casartelli, Ludovica Tumminelli, Martina Simonetti, Laura Sanna e Martina Pozzi) ha mostrato giovani donne universitarie determinate e appassionate, che portano avanti con dedizione e competenza la missione di WIN-Italy. Le loro conoscenze, esperienze e prospettive uniche, guidate da Cèline Conreau, presidente dell’associazione, sono fondamentali per il successo e la crescita di questa iniziativa.
Nel corso dell’evento, la professoressa Valeria Russo ha citato l’importanza di promuovere la conoscenza del settore nucleare tra le giovani donne, sottolineando come la partecipazione femminile sia essenziale per garantire una prospettiva più inclusiva e diversificata. La testimonianza di Giovanna Gabetta, prima laureata in ingegneria nucleare al Politecnico di Milano, ci ha permesso di immedesimarci nelle difficoltà da lei affrontate al momento della laurea, in quanto donna. Nonostante le sfide, ha anche sottolineato come il suo amore per la materia e il sostegno dei suoi mentori abbiano contribuito al suo successo e alla sua carriera. L’evento si è poi concluso con un discorso finale tenuto da Patricia Schindler.
Le parole di Laura Sanna e Martina Pozzi:
“In questo momento la divulgazione nelle scuole è molto importante, anche pensando ad esempio al deposito nazionale. Io vengo dalla Sardegna e ho cercato nel mio piccolo di fare divulgazione e riconosco ci sia un gap da colmare, a partire dalle scuole, per creare un nuovo modo di pensare. Bisogna essere più aperti a ciò che non si conosce, informarsi e capire i concetti nella loro globalità” – Laura Sanna
“Oggi abbiamo presentato al Politecnico di Milano perché la maggior parte delle socie fondatrici sono studentesse del Politecnico, ma non vogliamo limitarci al nord Italia o all’unica area Milanese. Ci aspettiamo di crescere sia per numero di iscritti che di collaboratori perché oggi siamo pochi e non sufficienti per gli obiettivi che abbiamo. Siamo anche alla ricerca di aziende che possano supportarci. Ad oggi ringraziamo FACO e l’amministratore delegato Marco Dalla Rosa che questa sera era presente eche ci ha supportato per iniziare questo progetto, ma ci auguriamo che anche altre aziende possano farlo in futuro!” – Martina Pozzi
La presentazione del capitolo italiano di Women in Nuclear rappresenta un esempio di unione e un modello in cui identificarsi. Giovani donne e giovani uomini possono collaborare verso una divulgazione corretta e sempre più necessaria del tema, ispirando a loro volta, in modo fondamentale, le giovani menti del domani.
L’articolo si prefigge l’obiettivo di riassumere i punti principali del report del centro di ricerca europeo del 2021, sono però presenti anche alcune integrazioni da parte dell’autore. [articolo aggiornato il 19/06/2024 e successivamente il 20/10/2024]
Nel 2019, il Technical Expert Group (TEG) nominato dalla commissione europea, si trovò in difficoltà nel dover determinare se l’energia nucleare potesse essere inserita o meno nella tassonomia europea. Mentre sul primo punto del regolamento il gruppo non ebbe dubbi, sostenendo che “il potenziale contributo dell’energia nucleare agli obiettivi di mitigazione del cambiamento climatico è ampio e chiaro”, grande incertezza si rivelò riguardo il rispetto degli altri 5 principi:
Adattamento al cambiamento climatico
Uso sostenibile e protezione dell’acqua e delle risorse marine
Transizione verso un’economia circolare
Riduzione degli sprechi e riciclo dei materiali
Contenimento dell’inquinamento e tutela degli ecosistemi.
Di conseguenza il TEG si definì non competente per prendere questa decisione e raccomandò un lavoro più ampio preparato da un gruppo di esperti del ciclo di vita nucleare e del ciclo del combustibile. E’ così che nell’estate del 2020, la commissione europea (DG FISMA) incarica il Joint Research Centre (JRC), l’organo scientifico indipendente dell’UE, di redigere un’analisi approfondita che concluda se l’energia nucleare rispetta o no i 6 obiettivi della tassonomia europea [1]. Lo studio esamina quindi gli effetti dell’utilizzo dell’energia nucleare nei confronti del criterio di Do Not Significant Harm (DNSH), comparandoli con gli impatti derivanti da altre fonti di energia già considerate sostenibili. Infine, prima della pubblicazione, due commissioni di esperti indipendenti hanno revisionato il documento fornendo pareri tecnici: la Scientific Committee on Health, Environmental and Emerging Risks (SCHEER) [2] e il gruppo di esperti relativo all’articolo 31 del trattato Euratom [3]. Entrambi i gruppi concordano con le conclusioni del JRC, è giusto però sottolineare che lo SCHEER, nel suo report, muove diverse critiche. In particolare riguardo l’interpretazione del concetto di DNSH, che secondo gli autori viene rispettato se l’impatto valutato è pari o inferiore a quello di altre tecnologie già incluse nella tassonomia, mentre secondo lo SCHEER non è sufficiente e per quanto concerne la questione dell’inquinamento termico. Il JRC ha quindi confrontato l’energia nucleare con le altre fonti già presenti all’interno della tassonomia europea (cap 3.2), basandosi sull’attuale stato dell’arte della letteratura scientifica di LCA. Gli impatti ambientali analizzati sono:
Emissioni di gas climalteranti (GHG)
Uso delle risorse idriche e marine
Consumo di acqua
Emissioni di NOx e SO2
Acidificazione ed eutrofizzazione delle acque
Ecotossicità dei bacini e dei mari
Produzione di rifiuti e loro riciclabilità
Utilizzo di minerali (rispetto alla loro abbondanza sulla Terra)
Riciclabilità dei materiali
Occupazione del suolo
Generazione di rifiuti chimici
Generazione di rifiuti radioattivi
Rilascio di sostanze inquinanti nell’ambiente
Particolati in atmosfera
Potenziale impatto sull’ozono
Creazione di ossidanti fotochimici
Potenziale tossicità umana
Mortalità umana
Parte A:
Emissioni del nucleare: Visto l’attuale contesto di crisi climatica, le emissioni di gas climalteranti sono uno dei principali indicatori da prendere in considerazione e si misurano dividendo la massa di GHG rilasciati durante tutte le fasi della vita di un impianto per la quantità di energia che produrrà (gCO2eq/kWh).
Lo studio scelto dal JRC per fare il primo confronto tra le diverse fonti attesta il nucleare a 28 gCO2eq/kWh [4], in linea con eolico e idroelettrico (Fig 3.2-6, parte A del report). Il documento fornisce nel complesso valori oramai superati per tutte le tecnologie a basse emissioni. In particolare, per il nucleare, risulta più alto di quanto riportato dall’analisi sistematica di Warner and Heath (2012) [5], pubblicazione utilizzata anche dall’IPCC, ovvero 12 gCO2/kWh. Tale differenza è dovuta all’uso della mediana (meno influenzata da valori estremi) anziché della media e al fondamentale lavoro di selezione degli studi e armonizzazione eseguito dagli autori. Studi con assunzioni ancora più attuali mostrano come le emissioni si attestano con ogni probabilità sotto i 10 gCO2eq/kWh, in particolare in regioni con mix elettrici più puliti (come Europa o Canada) [6][7][8][9][10][11]. A tale conclusione è giunta anche una recente meta-analisi [12]. Questo calo è determinato principalmente dalle assunzioni sul metodo di estrazione e sulla tecnologia per l’arricchimento dell’uranio. Per estrarre il minerale esistono soprattutto tre tecniche: miniere a pozzo aperto, miniere sotterranee e lisciviazione in situ. La terza tecnica risulta essere la meno impattante dal punto di vista delle emissioni e in continua crescita, oltre che la più utilizzata da diversi anni. Per arricchire l’uranio esistono invece due tecniche: diffusione gassosa e centrifugazione. La prima tecnica, dal 2020, è stata sospesa a livello globale, passando quindi alla seconda, decisamente meno energivora (circa 50 volte)[6]. Va detto che anche la concentrazione di uranio ha un elevato impatto sulle emissioni; però, osservando il contesto in ottica futura, con mix energetici puliti, i possibili metodi di estrazione alternativi (acqua di mare) e la IV generazione, è probabile che le emissioni dell’energia nucleare mantengano questa tendenza. Uno studio che prova ad analizzare le emissioni in futuro (al 2050), basandosi quindi su una produzione elettrica ancora più pulita di quella attuale, ma senza considerare il calo della concentrazione dell’U235, è Pehl et al. (2017) [13] ed attesta il nucleare stabilmente sotto i 5gCO2/kWh. Si può perciò concludere che, come affermato nel report JRC, le emissioni medie di gas serra nel ciclo di vita dell’energia nucleare sono paragonabili ai valori dell’energia idroelettrica ed eolica.
Inquinamento idrico: Gli indicatori da analizzare per l’impatto idrico sono diversi: consumo d’acqua, potenziale di acidificazione, potenziale di eutrofizzazione, potenziale di ecotossicità acquatica (marina e d’acqua dolce) e inquinamento termico. Il consumo d’acqua, come per ogni impianto termoelettrico, è più elevato di fonti come fotovoltaico ed eolico, però in linea con altre rinnovabili come idroelettrico (che però non dissipa l’acqua), solare a concentrazione o biomasse (Fig 3.2-7, parte A). Vista la stretta correlazione tra le emissioni di NOx e SO2 e gli altri potenziali sopracitati, il basso inquinamento atmosferico comporta anche un basso inquinamento idrico (Fig 3.2-9, -10, -11, parte A). Vi è poi l’inquinamento termico, che però, come sottolineato nella revisione dello SCHEER, purtroppo non viene particolarmente approfondito all’interno del report.
Nota dell’autore: In ogni caso le misure di prevenzione, basate sulle stringenti normative europee, e accorgimenti come l’attenta scelta del sito (verificando le disponibilità di ampie risorse idriche, la profondità dei fondali o la presenza di correnti), il riciclo dell’acqua scartata, l’iniezione di acqua aggiuntiva ad adeguata velocità in mare e gli stretti controlli delle temperature permettono di ridurre efficacemente gli impatti [14][15][16]. In generale l’industria nucleare si sta dimostrando efficiente nel risolvere i vari problemi ingegneristici causati da condizioni atmosferiche estreme legate alle temperature elevate [17][18][19][20].
Perciò, conclude il JRC, non vi è alcuna prova che l’energia nucleare faccia più danni all’uso sostenibile e alla protezione dell’acqua e delle risorse marine rispetto ad altre tecnologie incluse nella Tassonomia.
Inquinamento atmosferico: Andando a considerare le emissioni in atmosfera di prodotti come ossidi di azoto (NOx), anidride solforosa (SO2), particolato (PM) e composti organici volatili non metanici (COVNM), particolarmente dannosi per l’uomo e l’atmosfera (p. e. sull’ozonosfera), i valori ottenuti sono migliori o paragonabili rispetto all’energia solare, eolica e idroelettrica (Fig 3.2-8, -18, parte A).
Impatti sulla biodiversità e gli ecosistemi: Il primo indicatore preso in considerazione è il Terrestrial Ecotoxicity Potential (TETP) e si riferisce all’impatto sugli organismi viventi derivante dalle emissioni nel ciclo di vita di sostanze tossiche nell’aria, nell’acqua e nel suolo. Come per il potenziale di ecotossicità acquatica, l’unità di misura sono i grammi di 1,4-dichlorobenzene equivalenti per unità di energia prodotta (gDCB-eq/kWh). Il secondo indicatore utilizzato è il Potentially Disappeared Fraction ed analizza l’impatto derivante dalle emissioni tossiche nell’aria, nell’acqua e nel suolo valutando la quantità di specie perdute in 1m² di superficie terrestre in un anno, per unità di energia prodotta (PDFm² yr/MWh). Il terzo indicatore, anch’esso espresso in PDFm² yr/MWh, è l’impatto sulla biodiversità derivante dall’uso di suolo; infatti la modificazione del territorio dovuta alle attività umane è una potenziale causa di perdita di biodiversità. Come mostrato dalle fig. 3.2-22 e 3.2-23 (p. A) del report, il nucleare risulta essere tra le fonti energetiche meno impattanti, con solo il gas naturale sotto di esso. Si può quindi concludere che non ci sono prove che l’energia nucleare faccia più danni alla protezione e al ripristino della biodiversità e degli ecosistemi rispetto ad altre tecnologie energetiche incluse nella Tassonomia.
Consumo di suolo e risorse: All’interno delle analisi di LCA, per analizzare il consumo di risorse, si tende a utilizzare il “potenziale di esaurimento abiotico” (ADP), che fa riferimento all’utilizzo delle risorse non viventi (abiotiche) come metalli, minerali e combustibili fossili. Anche lo sfruttamente di risorse naturali presenti in scarse quantità viene tenuto in considerazione. L’unità di misura in questo caso sono i grammi di Antimonio equivalenti divisi sempre per l’energia prodotta (gSb-eq/kWh).
Vista la grande quantità di energia liberata dalla fissione nucleare, il consumo di risorse rimane generalmente molto limitato, perciò sia l’utilizzo di suolo che l’ADP (fossili e non fossili) vedono l’energia nucleare come fonte energetica più sostenibile, con un impatto significativamente minore di solare ed eolico. Abbiamo trattato l’uso dei materiali anche nella nostra FAQ specifica sul confronto delle varie fonti energetiche. Per maggiori approfondimenti [21].
Produzione di rifiuti: Dal punto di vista di un’economia circolare, i grandi impianti caratterizzati da un uso elevato di calcestruzzo risultano meno riciclabili rispetto a fonti come eolico e solare, le quali richiedono principalmente metalli. E’ da sottolineare però, che il calcolo di tale potenziale è basato principalmente su costanti di riciclabilità relative ai materiali primari (metalli 100%, calcestruzzo 79.4%), lasciando quindi ampie incertezze sulla reale fattibilità di tale pratica, soprattutto per quanto riguarda il solare.
Viene poi il confronto dei rifiuti più pericolosi generati dalle diverse fonti energetiche, i quali necessitano di essere contenuti in depositi adeguati. Viste le nature diverse di questi scarti (rifiuti chimici e radioattivi), il miglior metro di paragone, anche se molto limitato, è il volume per unità di energia prodotta (m³/kWh). Le quantità di rifiuti chimici generati dall’energia nucleare sono minime (Fig. 3.2-16, p. A), anche più basse di altre fonti rinnovabili, e sono invece i rifiuti radioattivi a caratterizzare tale tecnologia (Fig. 3.2-17, p. A). Un punto importante da sottolineare è che alcuni paesi (p. e. Francia) non considerano il combustibile esausto come uno scarto viste le grandi quantità di uranio e plutonio, riutilizzabili nei reattori autofertilizzanti veloci o tramite il riprocessamento, presenti all’interno. Anche se tali tecnologie non sono ancora impiegabili su larga scala, rappresentano comunque un’opzione per il prossimo futuro, rendendo quindi il combustibile esausto una potenziale risorsa riciclabile.
Fonte: Argonne National Laboratory
In conclusione, non ci sono evidenze che l’energia nucleare faccia più danni alla transizione verso un’economia circolare, compresa la prevenzione e il riciclaggio dei rifiuti, rispetto ad altre tecnologie energetiche incluse nella tassonomia. Tuttavia, per quanto riguarda specificamente i rifiuti radioattivi, è chiaro che l’energia nucleare ne produca quantità maggiori rispetto ad altre tecnologie ed è giusto che essi vengano gestiti dall’industria. Vi è quindi un’intera sezione del report dedicata a questo argomento (parte B): “Valutazione specifica sullo stato attuale e sulle prospettive di gestione e smaltimento a lungo termine dei rifiuti radioattivi”, che discuteremo in seguito poiché rappresenta uno dei principali dubbi sull’energia nucleare.
Tossicità e altri impatti sulla salute: Per valutare gli impatti sulla salute umana durante il normale ciclo vita degli impianti (escludendo quindi gli incidenti) si usa il potenziale di tossicità umana (HTP), il quale stima la produzione di tutte le sostanze che possono avere effetti negativi sull’uomo. Si misura in grammi di 1,4-dichlorobenzene equivalenti per unità di energia prodotta e include metalli pesanti, particolato, SOx e NOx, composti organici volatili (COV) e composti organici clorurati. Dalla figura 3.2-20 (p. A) si può vedere che il gas naturale risulta essere la fonte con l’impatto più basso, seguito dall’energia nucleare e poi dalle altre fonti. Tale variabilità è data, come nel caso delle emissioni, dalle assunzioni fatte sulla tecnologia di arricchimento e sull’eventuale riciclo del plutonio. Gli altri due indicatori utilizzati sono i danni alla salute umana, misurati in Disability-adjusted life year per unità di energia prodotta (mDALY/GWh), e la mortalità, misurata in Years of Life Lost per unità di energia prodotta (mYOLL/GWh). Prendono in considerazione gli impatti del cambiamento climatico, la tossicità umana, le radiazioni ionizzanti, la formazione di ossidanti fotochimici e il particolato.
Dalla figura 3.2-21 (p. A) appare evidente che, in termini di impatti sulla salute umana e sulla mortalità, il nucleare sia in linea con fonti come eolico e solare. Per fare un confronto davvero completo bisogna ovviamente considerare anche il rischio di incidente e le relative conseguenze sul lungo termine (fig. 3.5-1, p. A). Osservando il tasso di mortalità per unità di energia prodotta (deaths/GWh), si possono notare ampie differenze in base alle regioni considerate (OECD e non-OECD) e alla tecnologia. La II generazione occidentale (OECD) di reattori vanta un mortality rate tra i più bassi, in linea con l’idroelettrico (OECD) e l’eolico. Se invece, come riferimento, viene scelta la III generazione (EPR) il rateo scende sotto al solare, rendendo il nucleare la tecnologia con il fatality rate più basso di tutte. Gli autori, inoltre, sottolineano come l’incidente di Chernobyl risulti essere poco rappresentativo per l’industria nucleare occidentale. Sia per quella attuale che per quella di 40 anni fa, visti i difetti di progettazione già conosciuti all’epoca e vista la minore cultura della sicurezza presente in unione sovietica [22].
n.d.a: In ogni caso le migliori stime attuali, come quella fornita dal sito Our World In Data (al 2015) [23] o quella della dottoressa Geraldine Thomas (in totale)(1) [24], vedono i morti totali tra il centinaio e il migliaio(2). Il tutto considerando la gestione tardiva e poco trasparente (l’incidente fu tenuto nascosto per alcuni giorni) da parte dell’Unione sovietica, ritardando ad esempio la distribuzione di pastiglie di iodio di potassio. Per quanto riguarda gli incidenti di Fukushima e di Three Mile Island invece, non sono state documentate conseguenze negative sulla salute che siano direttamente attribuibili all’esposizione alle radiazioni e le attuali stime suggeriscono che è improbabile che i possibili effetti dovuti alle radiazioni saranno mai riconoscibili [25][26].
D’altra parte bisogna tenere conto anche dell’altra metrica presa in considerazione nel report (fig. 3.5-1, p. A), ovvero il numero massimo di morti che un incidente grave potrebbe causare. Visto il basso numero di incidenti nucleari, per determinare le conseguenze peggiori per i reattori occidentali (e per l’idroelettrico) ci si basa sul Probabilistic Safety Assessment (PSA), ovvero uno strumento che permette di quantificare matematicamente il rischio associato a impianti complessi. I risultati mostrano che l’energia nucleare può essere considerata in linea con l’idroelettrico per quanto concerne il numero massimo di morti causabili da un incidente. E’ necessario tenere in considerazione un ulteriore fattore: basarsi sui decessi diretti e indiretti causati dai vari incidenti gravi è certamente uno dei modi più facili e precisi per paragonare tra loro diverse tecnologie, rimane però il fatto che episodi di questo tipo producono anche conseguenze difficilmente misurabili e confrontabili.
n.d.a: Impatti come quello sulla salute mentale risultano essere difficilmente comparabili tra incidenti di diverso genere e sono particolarmente influenzati dalla percezione che la popolazione ha di fattori di rischio differenti. Si può menzionare ad esempio il caso delle radiazioni, sulle quali si possono osservare differenze molto ampie tra la percezione del rischio degli esperti e della popolazione generale [27]. Questa differenza rappresenta quella è che di fatto una fobia, non esente da conseguenze negative: esistono infatti impatti diretti (sulla salute mentale delle popolazioni spaventate) [28][29] e indiretti (evacuazioni dannose [29][30][31], alti costi derivanti da standard di sicurezza esageratamente conservativi [31] e un contesto sociale che ha sfavorito la costruzione di impianti nucleari a favore di altre fonti meno sicure e sostenibili [32][33]) causati da questa percezione.
I ricercatori del JRC invitano infine a leggere questi dati contestualizzandoli correttamente, ovvero nel mondo reale. Tutti noi infatti, tendiamo ad attribuire maggiore importanza a un gran numero di decessi dovuti a un singolo incidente con bassissima probabilità rispetto alla medesima cifra distribuita invece su un numero maggiore di incidenti più frequenti. Per aiutare a mettere questi numeri in prospettiva, può essere utile confrontarli con i dati sulla mortalità associati ad altre attività umane. Rispetto a un numero massimo di vittime pari a circa 30.000 persone, associato a un ipotetico incidente nucleare(3) (considerando un reattore di gen III) con una frequenza pari a circa 1 su dieci miliardi di anni di funzionamento del reattore (1/10e9), ogni anno si verificano:
400.000 morti premature all’anno causate dall’inquinamento atmosferico, dovuto in parte significativa ai combustibili fossili (in UE). n.d.a: Di queste 400.000 circa 800 all’anno sono causate dal solo phase out nucleare tedesco (considerando gli 11 reattori spenti tra il 2010 e il 2019 su 17 attivi al 2010) [34].
480.000 morti premature dovute al fumo, di cui più di 40.000 a causa del fumo passivo (negli USA).
22.800 morti per incidenti stradali nel 2019 (in UE).
In conclusione, per quanto riguarda l’esposizione del pubblico in caso di incidente, considerate le conseguenze massime, i tassi di mortalità delle centrali nucleari occidentali di gen II risultano paragonabili all’energia idroelettrica (nei paesi OECD) e all’energia eolica. Considerando invece gli attuali reattori di III generazione, i tassi di mortalità sono i più bassi tra tutte le tecnologie di generazione di elettricità.
Parte B:
Gestione dei rifiuti radioattivi a lungo termine: Visti i dubbi sulla sicurezza generati dalla lunga durata della radiotossicità di una parte dei prodotti di scarto del ciclo del combustibile, gli autori hanno deciso di dedicare un’intera parte del report (parte B) all’analisi dell’attuale stato dell’arte dei metodi di gestione dei rifiuti nucleari. Ne diamo quindi un riassunto riportando i punti più importanti e le principali conclusioni.
L’agenzia internazionale per l’energia atomica suddivide i rifiuti radioattivi in 6 diverse categorie:
Exempt waste: presentano concentrazioni di radionuclidi sufficientemente piccole da non richiedere disposizioni per la radioprotezione. Tali materiali non necessitano di controllo normativo e non richiedono alcuna ulteriore considerazione.
Very short-lived waste: contengono solo radionuclidi con emivita molto breve, tali rifiuti possono quindi essere immagazzinati fino a quando l’attività non è scesa al di sotto dei livelli di autorizzazione, consentendo di gestire i rifiuti eliminati come rifiuti convenzionali.
Very Low Level Waste (VLLW): non necessitano di un elevato livello di contenimento e, pertanto, sono adatti per lo smaltimento in strutture vicine alla superficie, tipo discariche con controllo normativo limitato.
Low Level Waste (LLW): sono al di sopra dei livelli minimi, ma con quantità limitate di radionuclidi a vita lunga. Richiedono un robusto isolamento e contenimento per periodi fino a poche centinaia di anni e sono adatti per lo smaltimento in strutture vicino alla superficie.
Intermediate Level Waste (ILW): a causa del loro contenuto, in particolare di radionuclidi a lunga emivita, richiedono un livello maggiore di contenimento e isolamento rispetto a quello fornito dallo smaltimento in superficie. I rifiuti di questa classe necessitano quindi di smaltimento a profondità maggiori, dell’ordine delle decine fino a qualche centinaio di metri.
High Level Waste (HLW): rifiuti con livelli di attività sufficientemente elevati da generare quantità significative di calore o rifiuti con grandi quantità di radionuclidi a lunga vita che devono essere presi in considerazione nella progettazione di un impianto di smaltimento definitivo. L’utilizzo di formazioni geologiche profonde e stabili, solitamente a diverse centinaia di metri sotto la superficie, è l’opzione ampiamente accettata per lo smaltimento dei rifiuti ad alta attività. Sono composti prevalentemente da combustibile esausto proveniente dalle centrali nucleari, ma derivano anche dal settore militare e medico.
I rifiuti radioattivi vengono quindi raccolti e analizzati per determinarne le proprietà fisiche, chimiche e radiologiche, per poi esser selezionati e isolati a seconda del percorso di gestione che dipende anche dalla strategia nazionale.
Lo stoccaggio (temporaneo per definizione) garantisce la sicurezza dei rifiuti radioattivi fino all’avvio dell’impianto di smaltimento (definitivo p.d.) ed è un passaggio necessario per consentire il decadimento dei radionuclidi a vita breve e per accumulare una quantità sufficiente di rifiuti per lo smaltimento. Infatti, tra i motivi per cui molte nazioni hanno atteso a lungo per iniziare a costruire il proprio deposito geologico c’è anche la quantità molto ridotta di rifiuti di alto livello prodotti.
n.d.a: A riguardo, la Nuclear Energy Agency, in un report specifico sul tema spiega che “l’esperienza pluridecennale di stoccaggio in sicurezza del combustibile nucleare esaurito ha fornito il tempo necessario ai programmi dei depositi geologici di profondità per procedere con ritmo controllato, guidati dalle informazioni scientifiche e senza la necessità di affrettarne lo smaltimento” [35]. Perciò, l’approccio cauto adottato a livello globale per definire i siti di smaltimento, non comporta e non ha comportato rischi per le popolazioni per quanto riguarda gli HLW generati nei decenni passati.
La sicurezza dei rifiuti radioattivi e del combustibile esausto, durante lo stoccaggio, è garantita da adeguate caratteristiche di sicurezza passiva (contenimento, schermatura, ecc.), ma anche dal monitoraggio e dal controllo attivi da parte degli operatori degli impianti. Lo smaltimento finale del combustibile esaurito e degli altri HLW prevede invece la collocazione in un sistema multi-barriera (ingegnerizzato e naturale), a sua volta in una formazione geologica stabile a diverse centinaia di metri sotto il livello del suolo. Ciò viene fatto principalmente per isolare il più possibile i radionuclidi dalla biosfera che per schermare le radiazioni ionizzanti (per questo bastano già i canister in rame).
Per quanto riguarda i rifiuti altamente radioattivi, esiste un ampio consenso tra gli esperti del settore sul fatto che lo smaltimento finale in depositi geologici profondi sia la soluzione più efficace e più sicura, in grado di garantire che non venga causato alcun danno significativo alla vita umana e all’ambiente per i periodi di tempo necessari. E’ importante sapere che la configurazione specifica del deposito dipende anche dal contenuto di radioattività dei rifiuti e dalla politica nazionale. Infatti, alcuni paesi come la Francia hanno stabilito che il deposito geologico debba essere reversibile, per sfruttare in futuro l’elevato potenziale energetico contenuto nel combustibile esausto (con i reattori di IV generazione) e diminuirne la pericolosità, altri, come la Svezia, hanno dimostrato la reversibilità ma senza determinare alcun obbligo. Le simulazioni dimostrano che, anche nei worst case scenario, la dose assorbita dalla popolazione risulterebbe essere diversi ordini di grandezza minore della dose annua assunta da una persona media.
L’implementazione di un deposito geologico profondo per garantire che i rifiuti radioattivi non danneggino il pubblico e l’ambiente è quindi un processo graduale, che comprende una combinazione di soluzioni tecniche e un forte quadro amministrativo, legale e normativo. Ogni passo viene intrapreso sulla base di un processo decisionale documentato, in cui vengono incorporati lo stato dell’arte tecnico e scientifico, l’esperienza operativa, gli aspetti sociali e gli aggiornamenti del quadro giuridico e normativo. La conformità deve essere assicurata e dimostrata per tutte le fasi soggette a monitoraggio attivo da parte degli operatori e anche per la durata molto lunga associata allo smaltimento finale dei rifiuti ad alta attività e del combustibile esaurito (fase di post-chiusura). Questo approccio consente un processo decisionale flessibile che consente di scegliere tra diverse opzioni per il futuro.
Conclusioni:
La conclusione degli autori è chiara: tutti gli impatti potenzialmente dannosi per la salute umana e per l’ambiente, delle varie fasi del ciclo di vita dell’energia nucleare, possono essere debitamente prevenuti o evitati. La produzione di elettricità basata sull’energia nucleare e le attività associate all’intero ciclo del combustibile nucleare (estrazione dell’uranio, fabbricazione del combustibile, ecc.) non rappresentano un danno significativo per l’uomo e l’ambiente, a condizione che tutte le attività coinvolte soddisfino i criteri della tassonomia.
Commenti aggiuntivi: Spesso sembra che una qualsiasi difficoltà riguardante l’energia nucleare (p.e. i rifiuti radioattivi) sia sufficiente per stabilire che tale tecnologia non debba essere utilizzata per quella singola motivazione, senza neanche dare spazio alle strategie, ormai assodate, adottate per risolvere tale problematica. Contestualizzare gli impatti ambientali, confrontandoli a quelli di altre tecnologie, è necessario per prendere decisioni razionali basate sull’evidenza e purtroppo risulta essere un’operazione raramente svolta per questa fonte energetica. Il report JRC, così come quello UNECE (menzionato nel nostro articolo gemello), svolgono questo lavoro, dando un’idea esaustiva delle esternalità positive e negative dell’energia nucleare rispetto alle altre fonti. Dobbiamo anche sottolineare che sono stati pubblicati alcuni report che evidenziano diverse lacune presenti nella pubblicazione del JRC [36], anche da enti scientifici attendibili come l’Ufficio federale per la sicurezza della gestione dei rifiuti nucleari assieme all’Ufficio federale per la radioprotezione tedeschi [37]. In questo caso gli esperti concludono che, viste determinate mancanze del report JRC, soprattutto per quanto riguarda la questione dei rifiuti radioattivi, l’energia nucleare in realtà non rispetti il criterio di DNSH. La problematica che però ci appare evidente è l’utilizzo di uno standard differente rispetto ad altre tecnologie unito alla mancanza di un confronto generale tra costi e benefici. Per ogni tecnologia si possono individuare dei pro e dei contro significativi che, in base a differenze di percezione e conoscenze, possono essere determinanti per stabilire se essa soddisfi il criterio di DNSH o no. Fonti variabili come eolico e solare, per esempio, comportano grandi difficoltà per la sicurezza e la stabilità della rete elettrica, soprattutto se vi si unisce l’eliminazione di fonti dispacciabili come il nucleare o il gas [38][39]. Si potrebbe anche analizzare più approfonditamente, rispetto a quanto è richiesto dalla tassonomia [40], la questione degli impatti ambientali e sociali, dovuti soprattutto alle fasi di estrazione e lavorazione, dei materiali necessari alle tecnologie utilizzate nella transizione energetica. Tali passaggi infatti, presentano alcune criticità a causa dell’instabilità e della poca trasparenza che caratterizzano le regioni dove avvengono [41][42][43][44]. Da questo punto di vista si è, giustamente, accettata la necessità di tali risorse in quanto parte della soluzione per quello che rappresenta il rischio maggiore: il cambiamento climatico. E’ però importante non dimenticare anche le conseguenze di questa trasformazione, come ad esempio la necessità di dover riprogettare la rete elettrica, con conseguenti rischi derivanti dal rapido cambio di paradigma (p.e. [45]) e dall’attuale mancanza, per alcuni aspetti (frequenza della rete, inerzia, storage…), di soluzioni comprovate realizzabili su larga scala [46][47][48]. Alla luce di quanto esposto è determinante chiedersi se i rifiuti ad alta attività, insieme a tutti gli altri “problemi” che vengono attribuiti all’energia nucleare, rappresentino un rischio maggiore rispetto a quello di fallire l’obiettivo di decarbonizzare la produzione di energia, con le conseguenti esternalità negative legate all’utilizzo di combustibili fossili (sia per quanto riguarda l’inquinamento che per quanto riguarda il riscaldamento globale). Considerando la grandezza della sfida che ci si pone davanti, i rischi associati a potenziali ritardi [49] e/o fallimenti, l’incertezza legata alle previsioni su certe tecnologie e la fragilità a piccole perturbazioni di modelli e previsioni troppo rigidi ed impegnativi, escludere a priori la tecnologia nucleare diventa una scelta definibile quantomeno come molto rischiosa. Invitiamo quindi a tentare, ogni qual volta si parli di nucleare e dei suoi rischi, di mantenere un’ottica ad ampio spettro, valutando sempre quali potrebbero essere le alternative concrete al suo mancato utilizzo e i relativi rischi.
“They can’t have it both ways. If they say this [Climate Change] is apocalyptic or it’s an unacceptable risk, and then they turn around and rule out one of the most obvious ways of avoiding it [Nuclear Power], they’re not only inconsistent, they’re insincere.”
Partendo da 20.000 casi di tumore alla tiroide nel periodo 1991-2015 si ottiene un minimo di 1400, un valore probabile di 5000 e un massimo di 10.000 casi attribuibili alle radiazioni (incertezza del 7%-50% con valore probabile del 25%) [50]. Su questi circa il 99% sopravvive [51] ottenendo quindi un range tra 14 e 100 (valore probabile di 50) morti dovuti direttamente alle radiazioni. Aggiungendo al valore massimo (100) i 31 lavoratori deceduti (3 subito dopo l’incidente e 28 in seguito all’avvelenamento acuto da radiazioni [52]) si ottiene una stima di 131 decessi totali al 2015.
Trattasi di un ipotetico worst case scenario per un EPR, con totale bypass dell’edificio di contenimento e importante perdita di radioisotopi. Per maggiori informazioni [53].
WiN Italy, una branca di WiN Global, è un’associazione nata nel 2023 per far conoscere il mondo del nucleare e della radiattività, dando spazio a figure femminili del settore in ambito scientifico e lavorativo.
Siamo davvero felici per la nascita di questa nuova e frizzante realtà, che annovera tra le sue fondatrici anche alcune socie di Nucleare e Ragione e con cui stiamo già portando avanti importanti collaborazioni!
Win Italy si presenterà ufficialmente domani, 21 marzo, presso l’Aula Osvaldo De Donato del Politecnico di Milano. Per partecipare dal vivo è necessario registrarsi. In alternativa, potrete seguire la trasmissione in diretta sulla nostra pagina Facebook, sul nostro canale Youtube oppure su quello di Win Italy.
–AGGIORNAMENTO 17/12/2023: pubblichiamo in coda all’articolo il link alle slide e alcune foto dell’evento —
Lunedì 11 marzo alle ore 19:00, in Via Freguglia 2 a Milano, il nostro socio Riccardo Mariscalco sarà protagonista di un incontro a Milano, organizzato dal gruppo di Azione del Municipio 9, in cui si discuterà l’approfondimento sullo stato di avanzamento delle energie rinnovabili, le sfide che deve affrontare la nostra rete elettrica nazionale, il nucleare e gli obiettivi climatici europei.
Supportati da una presentazione di fondo basata su dati aggiornati e fonti trasparenti, avremo l’occasione di un confronto interattivo con gli esperti del settore che, a valle della presentazione, potranno rispondere alle nostre domande.
Non sarà un evento statico, ma dinamico, impostato sull’interazione immediata fra relatore e partecipanti. Consigliamo quindi vivamente la partecipazione in presenza!
Sono disponibili le slide della conferenza a questo link.
Per la serie “i borghi radioattivi d’Italia” oggi andiamo a Sorano, uno di quei posti da vedere almeno una volta nella vita e dove vale sempre la pena tornare.
Sorano è un piccolo comune in provincia di Grosseto che conta appena 3000 abitanti. Il suo capoluogo è stato costruito su una rupe di tufo [1], con un impatto scenografico che non lascia certo indifferenti, così come l’atmosfera che si respira camminando per le vie e i vicoli del centro storico, tra chiese, chiesette, palazzi piccoli e grandi, ristoranti che servono prodotti tipici, aria buona e….radiazioni ionizzanti.
Vista del borgo di Sorano dal Masso Leopoldino. Il posto merita una visita in tutte le stagioni.
Sì, perché Sorano è un posto decisamente più radioattivo della media: nelle due ore e dieci minuti che ho passato nel centro storico, il mio dosimetro ha accumulato una dose da radiazione gamma di 0.65 μSv, con una media di 0.30 μSv/h e picchi oltre gli 0.50 μSv/h (frutto anche di fluttuazioni casuali).
Un numero non significa molto senza un termine di paragone. Come facciamo a capire se è tanto o poco? Iniziamo dal grafico qui sotto, che rappresenta la dose media oraria registrata dal mio dosimetro nel corso della giornata, dalle 10 del mattino, poco prima che partissi da casa, fino alle 18 circa, quando sono rientrato alla base.
Prima di partire, il mio fondo ambientale si aggirava sugli 0.05 μSv/h, durante il viaggio la media varia tra 0.06 e 0.10 μSv/h e, una volta all’interno del centro di Sorano, sale fino a 0.35 μSv/h, per poi tornare ai valori iniziali sulla via di casa. Non abbiamo ancora risposto alla domanda, ma il primo dato è che a Sorano ho preso una dose di radiazioni gamma circa sei volte maggiore di quella che avrei preso standomene a casa, dove il fondo ambientale è simile a quello medio italiano [2]. Sono valori superiori anche a quelli che ho misurato, in media, a Fukushima, dove in più di sette ore, inclusa una prolungata permanenza nella No-Go Zone, il dosimetro ha accumulato 1.60 μSv, con una media di 0.22 μSv/h [3].
Nelle due ore e dieci minuti di permanenza all’interno del centro storico, tra le 12:49 e le 14:59, il dosimetro Tracerco PED+ ha accumulato una dose da radiazione gamma di 0.65 μSv, con un rateo medio di 0.30 μSv/h.
Perché Sorano è così più radioattiva della media? Qualche supercattivo ha contaminato il sottosuolo con depositi nascosti di scorie radioattive? No, semplicemente Sorano, come la vicina Pitigliano, è costruita con il tufo sul tufo. E dove c’è tufo ci sono l’Uranio 238 e il Torio 232 con le loro progenie [4], oltre al Potassio 40, radioisotopi presenti ovunque in natura, ma di più in alcuni tipi di rocce, come appunto il tufo. Lo spettro gamma di alcuni pezzi di tufo nella quarta immagine mostra tutti i picchi di radiazione gamma tipici della radioattività naturale, inclusi due picchi di Uranio 235, lo stesso che, in concentrazioni molto superiori, in quello che si chiama Uranio arricchito [5], diventa l’ingrediente basilare del “combustibile” dei reattori nucleari e, in caso di alto arricchimento, perfino delle bombe atomiche [6].
Non abbiamo però ancora risposto alla domanda: la radioattività che misuriamo a Sorano è tanta o poca? E per essere ancora più diretti: questa radioattività sopra la media rende Sorano un posto pericoloso? Il vero potenziale pericolo in un ambiente simile può essere l’accumulo di Radon 222 (anch’esso parte della catena di decadimento dell’Uranio 238 [7]) in ambienti poco ventilati, come ad esempio i piani interrati [8][9]. Il Radon non è direttamente visibile in uno spettro gamma, perché emette quasi solo radiazione alfa, ma lo sono suo “padre”, Il Radio 226, e alcuni dei suoi “figli”, il Bismuto 214 e il Piombo 214, quindi sappiamo che lì in mezzo c’è anche lui.
Spettro gamma di alcuni campioni di tufo, non provenienti da Sorano. Sono visibili tutti i picchi tipici della radioattività naturale. La misura ha richiesto la sottrazione dell’ambiente. Non è stato usato alcuno scudo.
Parlando però del fondo ambientale, è la stessa Organizzazione Mondiale della Sanità a dirci che esistono località abitate con livelli anche dieci volte più elevati di Sorano che non costituiscono un rischio per la salute di chi ci vive in pianta stabile [10], figuriamoci per quella dei turisti occasionali.
Quindi come al solito: le radiazioni ionizzanti possono uccidere, ma dipende dalla dose assorbita. Il fatto che un oggetto o un luogo siano radioattivi, anche diverse volte sopra le media, non basta a renderli pericolosi, né tantomeno letali.
Certo che se Sorano, invece che un borgo turistico, fosse una centrale per la produzione di energia elettrica, è facile pensare che qualcuno in Italia l’avrebbe già fatta chiudere, magari per costruirci sopra una bella centrale a gas.
Aggiornamento 9/9/2025: abbiamo pubblicato sul nostro canale Instagram alcuni quiz sulle tematiche trattate da questo articolo. Trovate i quesiti e le relative risposte scorrendo fino in fondo alla pagina. Se siete interessati alle puntate precedenti dei nostri quiz, potete leggere gli articoli correlati qui, qui, qui, qui, qui e qui.
La batteria è costruita come un “sandwich” multistrato dove si alternano strati sottili di Nichel-63 metallico che funge da sorgente di energia e strati di un cristallo semiconduttore che svolge la funzione di convertitore di energia. Il Nichel-63 decade emettendo energia sotto forma di particelle beta (da cui il nome Betavolt) e il cristallo assorbe parte di questa energia convertendola in impulsi elettrici. Questa struttura è quindi racchiusa in un involucro protettivo con dimensioni di circa 1,5 cm x 1,5 cm e spessore mezzo centimetro (più piccola di una moneta da 1 euro per intenderci).
Fonte: Betavolt
Fonte: Betavolt
Il notevole vantaggio potenziale di questo tipo di batterie è sicuramente la vita utile: l’azienda costruttrice stima un utilizzo efficiente del sistema di alimentazione per almeno 50 anni. Un altro vantaggio da sottolineare per questi dispositivi è la tolleranza termica, possono infatti garantire il corretto funzionamento in un ampio intervallo di temperature, da diverse decine di gradi sotto lo zero fino ad un centinaio di gradi sopra lo zero.
La stessa azienda cinese sta pianificando la ricerca per l’utilizzo di altri elementi radioattivi come lo Stronzio-90. Altri tipi di batterie a radioisotopi si basano sulla fabbricazione di materiali simili a diamanti ai quali viene aggiunto del Carbonio-14, anch’esso radioattivo, in modo da avere in un unico componente sia la sorgente di energia che il convertitore.
Ad oggi dispositivi che sfruttano l’energia prodotta da decadimenti radioattivi esistono nella forma dei Generatori Termoelettrici a Radioisotopi (in inglese RTG). Questi, a differenza delle batterie a radioisotopi, sfruttano il calore derivante dal processo di decadimento di elementi radioattivi come il Plutonio convertendolo in energia elettrica: vengono impiegati prevalentemente su sonde per l’esplorazione spaziale.
Perché il Nichel-63?
Dal punto di vista fisico queste batterie sfruttano il decadimento radioattivo del Nichel-63 che è un radioisotopo del Nichel, che in natura si trova in prevalenza come Nichel-58 stabile. Sotto è riportata la tabella con tutti gli isotopi noti del Nichel (fonte Wikipedia).
Il Nichel-63 è instabile a causa di un eccesso di neutroni: per raggiungere la stabilità va incontro al decadimento beta- (β-), processo fisico nel quale un neutrone del nucleo si converte in un protone liberando un elettrone, la particella beta- per l’appunto. Nel processo viene anche liberata un’altra particella chiamata antineutrino, ma che ai fini di questa spiegazione non interessa, per cui verrà tralasciata.
Nella figura sotto sono mostrati due modi diversi di rappresentare un decadimento radioattivo: quello di destra, usato in fisica, prende il nome di schema di decadimento e fornisce informazioni molto utili per capire la “natura” del radioisotopo. Partendo dall’alto troviamo il Nichel-63 (Ni-63) e tra parentesi la sua emivita ovvero il tempo trascorso il quale si ha il decadimento di metà dei nuclei radioattivi. Per il Ni-63 quindi, mediamente, dopo 100 anni si ottiene metà della quantità iniziale di radioisotopo. Seguendo la freccia rossa si arriva al “figlio” del Ni-63, il Rame-63 (Cu-63) che risulta stabile per cui non si hanno ulteriori decadimenti radioattivi. La freccia riporta la dicitura del tipo di decadimento (β-) e la probabilità di avere quello specifico decadimento: per il Ni-63 si ha solo decadimento β- (100%). Il numero 67 keV rappresenta l’energia massima che possiede la particella β- (l’elettrone) quando viene emessa: questa ci dà un’indicazione della capacità di penetrazione delle particelle nei materiali.
Se si parla di decadimenti radioattivi si deve sicuramente fare riferimento all’attività del radioisotopo di partenza (che per le batterie si può associare ad una “potenza”). L’attività o radioattività si misura in Becquerel (Bq) ovvero il numero di decadimenti che si hanno in un secondo. Un’altra unità di misura che spesso si trova associata al Bq è il Curie (Ci): 1 Ci corrisponde a 37 miliardi di decadimenti al secondo (per comodità 37 GBq). Avrete capito che queste unità di misura sono omaggio ai pionieri degli studi sulla radioattività Henri Becquerel e Marie Curie.
Quali sono i vantaggi?
Da un punto di vista pratico cerchiamo dunque di riassumere i potenziali vantaggi di una batteria a Ni-63.
Durata: il Ni-63 dimezza in 100 anni per cui è in grado di mantenere pressochè inalterata la produzione di energia per un intervallo di tempo lungo, considerando la vita utile dichiarata dal costruttore, dopo 50 anni si avrebbe circa il 71% dell’attività iniziale;
Tolleranza termica: il decadimento radioattivo del Ni-63 non risulta influenzato dalla temperatura esterna, si tratta infatti di un processo fisico che avviene a livello nucleare. La produzione di energia, quindi, non risente degli sbalzi di temperatura, semmai è il processo di conversione dell’energia in corrente a risentirne;
Nessun “rifiuto” radioattivo: abbiamo visto che il Ni-63 decade in Rame-63 che risulta stabile, per cui non si ha la produzione di ulteriori elementi radioattivi.
Questo tipo di tecnologia rappresenta un rischio?
Le particelle beta emesse dal Ni-63 sono radiazioni ionizzanti, ovvero la loro interazione con la materia comporta una deposizione di energia con ionizzazione degli atomi presenti. Se da un lato questo fenomeno fisico è sfruttato per raccogliere e convertire l’energia prodotta dal Ni-63 dall’altro potrebbe rappresentare un rischio potenziale per l’utilizzatore. Ma procediamo per gradi.
Intanto partiamo con il dire che le particelle beta sono radiazioni ionizzanti debolmente penetranti; quindi, a differenza di radiazione X o gamma vengono facilmente assorbiti nella materia e pertanto risultano facilmente schermabili. Un altro aspetto che va tenuto in conto è l’energia che questi elettroni hanno quando vengono emessi: maggiore è questa energia e maggiore sarà la loro capacità di penetrare nei materiali. Questa caratteristica è ben rappresentata nel grafico sotto, dove si riporta il cammino (o Range) che gli elettroni riescono a percorrere in aria in funzione della loro energia. Come si legge il grafico? Si procede come indicato dalle frecce, si parte dall’energia degli elettroni sull’asse orizzontale per arrivare al valore corrispondente di cammino fatto sull’asse verticale. Il Range non è però espresso come lunghezza in centimetri o metri: per ottenere una lunghezza basta dividere per la densità del materiale, in questo caso l’aria (densità 0,0012 g/cm3). Facciamo qualche esempio: prendiamo elettroni di energia 1 MeV, ovvero 1000 keV, proiettiamo il valore sull’asse verticale e troveremo circa 1 g/cm2, dividiamo quindi per la densità dell’aria e otteniamo circa 830 centimetri, ovvero 8,3 metri. Se prendiamo invece l’energia massima degli elettroni emessi dal Ni-63, pari a circa 70 keV e ripetiamo l’operazione, arriviamo a 0,01 g/cm2, che diviso per la densità dell’aria porta a 8,3 cm e quindi 100 volte in meno rispetto al percorso degli elettroni da 1000 keV.
Consideriamo ora il materiale di cui è fatta la copertura della batteria contenente Ni-63. Trascurando tutti gli strati interni che assorbono gli elettroni emessi, ipotizziamo che sia soltanto alluminio. Prendiamo il grafico per l’alluminio, che ha densità di 2,7 g/cm3 e ripetiamo la procedura vista con l’aria. Il valore che si ottiene è paragonabile a quello trovato per l’aria, circa 0,01 g/cm2, ma questa volta dobbiamo dividere per 2,7 g/cm3, ottenendo 0,004 cm ovvero 40 micron (μm). Per confronto lo spessore di un capello umano è circa 100 μm.
E nel caso in cui non avessi il materiale che scherma gli elettroni emessi? Ipotizziamo che si tenga direttamente tra le mani la batteria “nuda” e che il Ni-63 sia in contatto con la nostra pelle. Dalla curva relativa alla pelle, con densità pari a 1,1 g/cm3 (composizione definita dalla International Commission on Radiological Protection), per elettroni emessi da Ni-63 si ottiene 0,008 g/cm2, che diviso per la densità della pelle porta a 0.007 cm, ovvero circa 70 μm. Quindi gli elettroni di energia massima emessi dal Ni-63 potrebbero riuscire a penetrare al massimo a 70 μm di profondità nella nostra pelle. E quindi? La parte superficiale della nostra pelle è costituita da uno strato di cellule morte (strato corneo) di spessore pari a circa 70 μm. Questo significa che, anche se il Ni-63 fosse a diretto contatto con la nostra pelle, gli elettroni emessi non riuscirebbero a penetrare fino agli strati dove si trovano cellule vive e quindi sensibili al danneggiamento da parte della radiazione.
Queste valutazioni, che sono usate in radioprotezione, considerano lo scenario di esposizione esterna. Un altro possibile scenario è quello della contaminazione interna al nostro corpo: nel caso di ingestione di una batteria integra abbiamo visto che la radiazione emessa dal Ni-63 non riuscirebbe a fuoriuscire dalla copertura esterna del dispositivo. Lo scenario peggiore consiste nell’ingestione di una batteria “nuda”, ovvero con il Ni-63 scoperto. La domanda in questo caso è però un’altra: perché una persona dovrebbe intenzionalmente rompere una batteria e ingerirla? Lascio al lettore le dovute considerazioni.
Si può commercializzare un prodotto del genere?
Dal punto di vista normativo, prima di poter immettere sul mercato un dispositivo contenente una sorgente radioattiva, deve essere dimostrata la sua resistenza alle possibili sollecitazioni esterne. Le norme ISO 2919 e ISO 9978 descrivono tutti i test a cui deve essere sottoposto un dispositivo di questo genere prima di poter essere commercializzato. I test prevedono prove di resistenza ad alte temperature per un certo intervallo di tempo, pressioni elevate, cadute, immersioni, vibrazioni e punzonatura. Il test di resistenza a 180 °C è obbligatorio.
E in Italia? Nel nostro Paese prima di poter commercializzare un prodotto contenente materiale radioattivo deve essere rilasciata l’autorizzazione ministeriale che tiene conto del tipo di dispositivo, della radioattività totale contenuta, dei potenziali rischi derivanti dal suo utilizzo e altri ancora.
La risposta è sì. Giusto per tornare al Ni-63 esistono dei macchinari usati nei laboratori di chimica analitica, chiamati gascromatografi, che possono contenere delle piccole sorgenti di Ni-63 sfruttate per l’analisi degli elementi contenuti in matrici gassose. Altri esempi sono i rivelatori di fumo, che possono contenere Americio-241, quadranti e scritte luminescenti contenenti Trizio (H-3), dispositivi per l’analisi dell’aria contenenti Carbonio-14, parafulmini con sorgenti di Radio-226 o Americio-241 (la cui produzione è ormai vietata), e altri ancora.
QUANTE NE SAI?
Abbiamo di recente lanciato sul nostro canale Instagram una serie di quiz a tema nucleare, con cadenza settimanale. Ecco i quesiti proposti l’8 settembre 2025 (in grassetto le risposte corrette):
1) Quale isotopo viene utilizzato? a – Uranio-233 b- Nichel-63 c – Plutonio-239
2) Qual è la vita media stimata di una batteria? a – 5 anni b- 50 anni c -100 anni
3) Le particelle beta emesse non sono pericolose? a – Non penetrano in profondità b – Sono schermate interamente dall’aria c – Non emettono radiazioni
Mentre si apre la campagna adesioni per il nuovo anno, vi raccontiamo le attività svolte nel 2023
di Pierluigi Totaro
Care lettrici e cari lettori, il 2024 si preannuncia carico di iniziative, incalzate da un interesse pubblico nei confronti delle tecnologie nucleari mai così elevato dai tempi del Referendum del 2011. Certo, non dobbiamo farci facili illusioni: le resistenze culturali nei confronti dell’energia nucleare sono ancora molto radicate, come dimostrato anche dalle reazioni scatenate a seguito della recente pubblicazione della CNAI (la Carta Nazionale delle Aree Idonee per il Deposito Nazionale dei rifiuti radioattivi) e dell’autocandidatura del comune di Trino ad ospitare la struttura.
Questo rende sempre più importante il ruolo della nostra associazione, che deve vigilare e operare attivamente affinchè il tema venga proposto in tutti i contesti con il giusto equilibrio e rigore scientifico.
Ma facciamo un passo alla volta. Prima di annunciare le iniziative in programma per i prossimi mesi, merita fare un bilancio dell’anno da poco concluso, ripercorrendone gli eventi più significativi, per i quali merita innanzitutto ringraziare tutti i soci che si sono adoperati nella loro realizzazione. Il Comitato Nucleare e Ragione vive grazie alle competenze, alla dedizione e al tempo offerti da tutti i suoi volontari!
E allora partiamo dall’iniziativa che maggiormente ha catturato l’attenzione del pubblico, permettendoci anche quest’anno di avvicinare migliaia di persone nelle piazze d’Italia: lo Stand Up for Nuclear. Con uno sforzo organizzativo notevole e centinaia di attivisti coinvolti, quest’anno siamo stati in grado di proporre 28 date in 22 città (8 in più rispetto all’edizione precedente), confermando ancora una volta il primato mondiale del nostro Paese. E’ stata un’edizione importante non solo per i numeri da record, ma anche per aver raggiunto finalmente alcune regioni finora escluse, grazie ai gazebo allestiti nelle piazze di Napoli, Lecce e Genova. Il prossimo obiettivo è quello di riuscire a coprire tutte le regioni d’Italia, da Nord a Sud!
Il secondo evento degno di nota è sicuramente Eco&Brain, il Festival dell’Ambientalismo Razionale promosso e organizzato a Milano assieme alle numerose realtà che fanno capo alla rete di divulgatori di Italia per il Nucleare. Le due giornate di interventi di altissimo livello hanno registrato il tutto esaurito. Un plauso in particolare va ai Giovaniblu, il progetto di divulgazione portato avanti da un gruppo di giovanissimi soci di Nucleare e Ragione, che in prima persona hanno partecipato all’evento e contribuito al suo successo, lavorando fianco a fianco al team de L’Avvocato dell’Atomo.
Il 2023 è stato l’anno della ripresa a pieno ritmo delle visite tecniche, importanti occasioni di formazione e di engagement per i nostri associati. Splendide e molto istruttive le visite alla centrale nucleare di Caorso (in occasione dell’assemblea annuale), all’impianto CIRENEdi Latina e alle strutture dell’esperimento sulla fusione nucleare ITER.
Rimanendo in tema di formazione, degni di menzione sono l’incontro sulla comunicazione scientifica svoltosi in aprile presso La Sapienza con la divulgatrice Giuliana Galati, e i cicli di Chiacchierate Nucleari e Carriere Atomiche, tutt’ora in corso, promossi assieme alla Young Generation dell’AIN, con l’intervento di numerosi professionisti di diversi ambiti dell’industria e della ricerca nucleare.
Numerose anche nel 2023 le conferenze nelle scuole, in Friuli Venezia Giulia, Lazio e Lombardia, così come gli incontri promossi e realizzati in collaborazione con associazioni, circoli, gruppi politici, tra cui ricordiamo a titolo di esempio la conferenza sul nucleare nel settore marittimoall’Università di Trieste e il dibattito presso il teatro Fontanadi Milano, in occasione della messa in scena dello spettacolo Černobyl. Ma lista è davvero molto lunga!
Non sono mancati nemmeno quest’anno i momenti di incontro e confronto con il mondo ambientalista, sia in occasione di dibattiti organizzati, sia all’interno di manifestazioni a cui il Comitato ormai aderisce stabilmente, come il Klimatfest di Milano. In autunno, in particolare, abbiamo partecipato con una delegazione al lancio degli Stati Generali dell’Azione per il Clima, promossi dall’associazione “Ci sarà un bel clima”, e ora prosegue proficuamente la nostra collaborazione all’interno di questa bella realtà. Siamo convinti che il ruolo dell’energia nucleare per la decarbonizzazione trovi terreno sempre più fertile tra le fasce di popolazione più giovani e attente alle questioni ambientali, e siamo fieri di fare la nostra parte affinché in questo contesto si affronti il tema in maniera razionale e senza pregiudizi.
Il cambio di marcia più significativo per il Comitato Nucleare e Ragione nel 2023, tuttavia, è sul fronte istituzionale. Il riconoscimento della nostra associazione quale interlocutore serio e affidabile si è concretizzato nella partecipazione a eventi quali il Forum nazionale sull’energia e la sostenibilità, a Padova, e il Festival dell’Energia e dell’Ambiente, a Borgo San Lorenzo (FI). Abbiamo inoltre avuto l’onore di partecipare a un importante convegno a Roma, e ci attendiamo che nel 2024 la nostra associazione possa far sentire la propria voce in altre simili occasioni di natura politica e istituzionale, ora che il Governo ha avviato i lavori della Piattaforma Nazionale sul Nucleare Sostenibile.
Il 2023 si è confermato un anno particolarmente produttivo anche dal punto di vista editoriale, con più di 15 articoli di approfondimento pubblicati sul sito e rilanciati tramite i nostri canali social. Molti i temi trattati, dalle problematiche legate ai cambiamenti climatici in relazione alle emissioni di CO2 e il ruolo del nucleare (1, 2, 3 e 4), alle misure di radioattività e ai possibili effetti sull’uomo (5, 6 e 7), alle applicazioni civili e industriali della radiazioni ionizzanti (8, 9, 10 e 11), alle pratiche di gestione dei materiali radioattivi e delle emergenze radiologiche(12, 13, 14). Abbiamo inoltre pubblicato alcuni aggiornamenti su Fukushima (15 e 16) che vanno ad arricchire una sezione del sito che dal 2011 ad oggi ha raccolto quasi 30 articoli.
Il racconto si chiude qui, ma non è tempo di fermarsi e guardarsi alle spalle, perchè già fervono i preparativi per le tante attività che arricchiranno i prossimi mesi di Nucleare e Ragione. Se volete unirvi a noi, l’associazione è sempre pronta ad accogliere nuove persone che condividono la nostra stessa passione. La campagna adesioni 2024 è aperta! Vi aspettiamo!
Il 26 ottobre Nucleare e Ragione ha avuto la possibilità di incontrare gli attivisti della sezione di Legambiente Cinisello-Balsamo, discutendo insieme sull’opportunità di utilizzare l’energia nucleare come alleato nella lotta ai cambiamenti climatici. L’incontro è stato volto, sin dal primo momento, all’ascolto reciproco del punto di vista dell’altro. Le posizioni delle due parti erano a volte dicotomiche, ma sono state presentate e discusse offrendo sempre ascolto attivo dell’interlocutore e analizzando puntualmente le tesi portate dall’altro.
Le slide del nostro relatore, Riccardo Mariscalco, sono disponibili a questo link.
È stato piacevole scoprire che vi erano anche diversi punti di convergenza, tra questi il riconoscere che vi è un problema tecnico-ingegneristico derivante dalla saturazione della capacità virtuale della rete e che il problema di un’ulteriore massiccia penetrazione delle rinnovabili è più un problema di dispacciamento elettrico della rete in sicurezza, che un problema di scarso interesse in investimenti in nuovi impianti FER.
La strada è quella giusta, discutere insieme di tematiche complesse (senza pregiudizi ideologici) offrendo una visione da ambientalisti “scientifici”, che consenta di unire le conoscenze per coniugare obiettivi climatici sfidanti a strade praticabili, mantenendo una visione a lungo termine (non solo target 2030, ma anche 2040 e 2050).
Anche per il 2024 ci attendiamo numerosi momenti di confronto, sempre con l’obiettivo di aiutare la cittadinanza a formarsi un’opinione consapevole, fondata sui fatti e alimentata dalla ragione. Siete interessati ad un incontro con noi?
Tutti sanno come le radiazioni risultino qualcosa di non percepibile dai nostri sensi; fanno eccezione le radiazioni nel campo del visibile (grazie alla vista) e le radiazioni termiche. Ma queste sono solo una piccolissima parte dell’ampio spettro di radiazioni a noi note.
In fisica le radiazioni elettromagnetiche (per comodità abbreviato in e.m.) sono definite in funzione della frequenza, ovvero il numero di oscillazioni che l’onda compie nell’intervallo di tempo di 1 secondo, espresso in Hertz (Hz). Ad una frequenza elevata corrisponde anche un’energia trasportata dall’onda elevata.
Spettro delle radiazioni elettromagnetiche (fonte INFN).
Le radiazioni e.m. ad alta frequenza, al di sopra degli Ultravioletti, prendono il nome di radiazioni ionizzanti e non sono in alcun modo percepibili dai sensi a nostra disposizione (se non quando l’energia depositata nei tessuti è talmente elevata da portare al surriscaldamento dei tessuti). Ma allora come si fa a sapere se in un determinato luogo ci sono sorgenti di radiazioni ionizzanti?
Il simbolo di radiazioni ionizzanti
L’essere umano ha da sempre cercato di raffigurare in maniera semplice e comprensibile oggetti tangibili ed entità astratte, e le radiazioni non sono da meno. Il simbolo più conosciuto è sicuramente il trifoglio nero su sfondo giallo, ma cosa sta ad indicare?
Il simbolo, ideato nel 1946 nel Radiation Laboratory dell’Università della California, a Berkeley, è costituito da un cerchio centrale che rappresenta un atomo e da tre lame che rappresentano le principali tipologie di radiazioni ionizzanti emesse: alfa, beta e gamma. Inizialmente i colori erano differenti, trifoglio viola su sfondo blu, modificati poi in viola su giallo, usato ancora oggi negli USA, per arrivare infine all’accostamento cromatico più conosciuto. Negli anni altre modifiche sono state apportate, come l’aggiunta di frecce o l’utilizzo di altri colori. Nel 2011 il simbolo è stato registrato dalla ISO (International Organization for Standardization) e riconosciuto a livello internazionale come “Pericolo: materiale radioattivo o radiazioni ionizzanti”.
Simbolo internazionale di pericolo radiazioni ionizzanti e sua evoluzione (fonte IAEA).
Con la diffusione delle tecnologie nucleari in ambiti quali la sanità e l’industria, il simbolo di pericolo radiazioni ionizzanti è uscito dai laboratori di ricerca e a poco a poco ha preso il suo posto nella società, arte compresa.
I dispositivi oggi in commercio come apparecchi radiogeni o sorgenti radioattive devono essere accompagnati dal simbolo di radiazioni ionizzanti, così come i contenitori e i mezzi che li trasportano (in questo caso valido solo per le sorgenti o materiali radioattivi).
Esempi di dispositivi con sorgenti di radiazioni ionizzanti e relativi simboli: scanner a raggi X e rivelatore di fumo con sorgente radioattiva.
Proprio questa rapida diffusione ha portato la IAEA e la ISO a sviluppare un nuovo simbolo che dia, in modo rapido e semplice, le indicazioni su come gestire tali materiali. Nel 2007 viene così introdotto il simbolo pensato per essere conosciuto universalmente come “Pericolo – Scappa – Non toccare!”. La simbologia è frutto di un’indagine condotta in 11 Paesi in parti diverse del mondo con l’intenzione di ridurre la possibilità di esposizioni accidentali alle radiazioni ionizzanti. Il suo uso è raccomandato per sorgenti radioattive di elevata attività per le quali un’esposizione può comportare danni gravi alle persone.
Simbolo introdotto nel 2007 dalla IAEA (fonte IAEA).
Altri simboli
Oltre al noto simbolo di pericolo radiazioni ionizzanti ne esistono altre due varianti che specificano la tipologia di rischio, se si tratta di irradiazione esterna o possibilità di contaminazione con sostanze radioattive liquide e/o gassose.
Sicuramente sarà capitato di entrare in ospedale o dal dentista e vedere appeso il triangolo giallo di pericolo radiazioni ionizzanti, solitamente accompagnato da una scritta ad indicare il tipo di zona. La radioprotezione distingue due tipi di aree di lavoro in funzione dell’entità del rischio di essere esposti alle radiazioni: in ordine crescente di rischio si definiscono zona sorvegliata e zona controllata.
Esempi di varianti del simbolo pericolo radiazioni ionizzanti e segnaletica per Zona controllata.
Quando si tratta di apparecchi che emettono raggi X, come ad esempio in uno studio dentistico, le radiazioni sono emesse solo con macchina accesa e per pochi secondi, per cui anche l’area diviene “controllata” all’atto della radiografia.
E per le altre radiazioni?
Anche le altre tipologie di radiazioni, definite non ionizzanti, hanno simboli di pericolo ben definiti. Ecco di seguito i principali:
“Pericolo campi elettromagnetici di elevata intensità”, copre lo spettro dalle onde radio fino alle microonde. Può essere presente in prossimità di macchinari industriali, apparecchi medicali, cabine dell’alta tensione.
“Pericolo campo magnetico statico intenso”, si riferisce alla presenza di magneti che generano un intenso campo magnetico, con rischio di interferenza con altri dispositivi o attrazione di oggetti metallici. È facilmente identificabile nelle strutture sanitarie sulle porte di accesso alla Risonanza Magnetica.
“Pericolo radiazioni ottiche artificiali incoerenti”, copre lo spettro della radiazione Infrarossa, Visibile e Ultravioletta prodotta da sorgenti come lampade o corpi incandescenti. Può trovarsi in officine dove si eseguono saldature, impianti siderurgici, in centri estetici e strutture sanitarie.
“Pericolo radiazioni ottiche artificiali coerenti”, rappresenta il rischio di esposizione alla radiazione LASER, dall’Infrarosso all’Ultravioletto. Si può notare su dispositivi di puntamento laser, compresi alcuni giocattoli e in locali di strutture sanitarie che impiegano apparecchi laser per terapia.
Segnaletica di pericolo per radiazioni non ionizzanti.
Ora che sapete quali sono i principali tipi di radiazioni e come vengono identificati, non vi farete trovare impreparati.
Riferimenti:
“Radioprotezione avanzata – Radionuclidi e acceleratori di elettroni fino a 10 MeV”, CISU, 2014
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