Rifiuti nucleari

Molti di voi ci hanno suggerito di esaminare un'idea che sembra ragionevole

sparare le scorie nucleari nello spazio.

È una di quelle idee che sembra una facile soluzione ad uno dei principali grattacapi dell'energia nucleare. Ma abbiamo scoperto che l'idea non è solo pessima: è mostruosamente pessima, e peggiora man mano che la si esamina. Come mai? [Cosa sono le scorie nucleari?] "Scorie nucleari" è un termine vago e prevede classificazioni che variano da nazione a nazione. Ma in generale ci sono tre livelli principali. Per il 90% sono scorie nucleari di basso livello: strumenti, guanti o rifiuti usati in un impianto nucleare potenzialmente e debolmente contaminati da una radioattività di breve durata. In genere sono idonei al normale smaltimento.

Per il 7% sono scorie nucleari di livello intermedio. Perlopiù materiale rimasto abbastanza a lungo vicino al nocciolo di un reattore da diventare pericolosamente radioattivo. Con una gestione idonea, viene sepolto in modo sicuro o fuso e mischiato a vetro o cemento e stoccato a grande profondità. Quindi il 97% delle scorie nucleari è simile ai sottoprodotti tossici di altre industrie. Non un granché, ma c'è di peggio: sappiamo come gestirle. Il nostro problema inizia con il restante 3%. Le scorie nucleari di alto livello sono combustile esaurito ad alta concentrazione rimosso dal nocciolo di un reattore. In precedenza uranio, ora è composto da vari elementi pericolosi e spesso altamente radioattivi. Inoltre è incredibilmente caldo e molto difficile da gestire. È questo che vogliamo sparare nello spazio.

Nel complesso, i circa 440 reattori nucleari attivi producono circa 11.000 tonnellate di scorie nucleari di alto livello ogni anno. Dal 1954, abbiamo accumulato 400 mila tonnellate di scorie nucleari pericolose. La maggior parte delle nazioni decidono di non decidere, rimandando la questione al futuro. Grandioso! Lanciamole nello spazio! Secondo gli scienziati, lo spazio è grande e non ci vive nessuno, e quindi sembra l'ideale per liberarci di questo problema. Purtroppo ci sono alcuni problemini. [Problema 1: Non è economico]. Anche se il volo spaziale sta diventando più a buon mercato, rimane comunque estremamente costoso. Anche solo portare qualcosa in bassa orbita terrestre costa mediamente circa 4000 dollari al chilogrammo. Per mettere le cose in prospettiva, costa circa 1600 dollari estrarre, separare e fabbricare un chilogrammo di combustibile nucleare. Quindi lanciare le scorie nello spazio renderebbe all'istante molto più costoso il combustibile nucleari per i reattori, aumentando di molto il costo dell'elettricità che producono.

Lanciare le scorie nucleari prodotte da un reattore costerebbe almeno 100 milioni di dollari all'anno. Farlo con tutte le scorie di alto livello dei 440 impianti nucleari attivi costerebbe circa 44 miliardi di dollari all'anno per i soli lanci, ignorando quindi i costi di imballaggio, trasporto e sicurezza. Ma facciamo finta che non ci importi. Al momento non potremmo sparare tutte le scorie nello spazio, neanche se lo volessimo. Non ci sono abbastanza razzi.

Nel 2021 c'è stato il record di

135 lanci spaziali.

Se avessimo riconvertito tutti i razzi riempiendoli di scorie nucleari, la quantità trasportata in bassa orbita terrestre – che è la prima orbita oltre l'atmosfera – sarebbe stata di quasi 800 tonnellate. Servirebbero 14 flotte di razzi solo per gestire le scorie prodotte oggi, figuriamoci per le centinaia di migliaia di tonnellate negli stoccaggi temporanei. Dovremmo creare industrie spaziali totalmente nuove per soddisfare questa domanda di camion della spazzatura spaziali. E c'è di peggio.

[Problema 2: Lo spazio è complicato]. Abbiamo fatto i calcoli solo per la bassa orbita terrestre, dove inviamo la maggior parte di razzi e satelliti. Disseminare l'area con migliaia di barili di combustibile nucleare esaurito renderebbe impossibile gestire i rifiuti spaziali e le collisioni con i satelliti. Inoltre, a questa altitudine c'è ancora un po' di atmosfera che causa un leggero attrito. Nel giro di pochi anni vedremmo le scorie nucleare cadenti. Gli esperti lo definirebbero un "problema enorme". È evidente che dobbiamo lanciarle più lontano. Se volessimo lanciarle, per dire, verso la Luna, dovremmo avere molti più razzi o costruirne di molto più grandi rendendo il tutto ancora più costoso. Un singolo Saturn V, il razzo usato nel programma Apollo, il cui lancio costerebbe 1,5 miliardi di dollari al netto dell'inflazione, potrebbe trasportare circa 43,5 tonnellate dalla Terra alla Luna. Dovremmo quindi lanciare circa 260 Saturn V ogni anno.

E ovviamente, usare la Luna come bersaglio per delle testate con scorie nucleari causerebbe un bel caos. Allora potremmo non mirare a nulla. Lo spazio è vuoto: abbiamo davvero bisogno di un bersaglio? Anche lanciare le scorie a casaccio – lo avrete intuito – sarebbe una pessima idea. Le orbite sono dei circuiti e quindi hanno la tendenza a tornare da dove sono partite. Tracciatene nel cielo un numero sufficiente e almeno una finirà per tornare indietro. Dovremmo quindi lanciare le scorie nucleari nello spazio profondo, e perciò avremmo bisogno di razzi ancora più grandi e costosi. Ma anche allora non saremmo del tutto al sicuro. In un futuro remoto la Terra potrebbe intercettare questi barili interplanetari offrendoci una graziosa pioggia di meteore composta da polvere radioattiva. Ok. E se le sparassimo nel Sole? Sembra ironico, ma il Sole è difficile da colpire.

Sebbene la gravità del Sole sia enorme, ogni cosa sulla Terra si muove rispetto al Sole, compresi i razzi che lanciamo. Un razzo dovrebbe quindi "annullare" il suo moto orbitale attorno al Sole così da interrompere l'orbita e caderci dentro. Per questo è più facile lanciare un razzo fuori dal Sistema Solare piuttosto che dentro il Sole. Ma in entrambi i casi avremmo bisogno di razzi ancora più grandi, probabilmente i più grandi mai costruiti. Mh. Non c'è soluzione. E c'è ancora di peggio. [Problema 3: Razzi go brrrrrrrr]. La missilistica ha compiuto balzi da gigante dall'epoca dell'Apollo.

L'abbiamo resa relativamente sicura.

Abbiamo quasi rimpiazzato i combustibili tossici ed

Esplosivi dei decenni scorsi con un più saggio mix di ossigeno e idrogeno o cherosene liquidi.

Gli ultimi progressi permettono persino l'atterraggio e quindi il riutilizzo. Eppure, dei 146 lanci del 2021, undici sono falliti. Significa che un considerevole numero di razzi che trasportano scorie radioattive di alto livello esploderebbero sulla rampa di lancio o, nei casi peggiori, si distruggerebbero ad alta quota o precipiterebbero a velocità ipersoniche. Ogni fallimento equivarrebbe quantomeno ad una piccola Chernobyl, ma che invece di essere contenuta in un sarcofago di cemento finirebbe col diffondersi nell'atmosfera. Le particelle radioattive possono fare molta strada sfruttando i venti. La maggior parte finirebbe nell'oceano, ma altre cadrebbero nelle zone abitate del mondo. Potrebbero ricoprire i terreni agricoli ed accumularsi nel nostro cibo o contaminare le riserve idriche. Non una gran cosa. Immaginate di subire periodici disastri nucleari su larga scala.

La gente non ne sarebbe felice. [Conclusioni ed opinioni]. Le scorie nucleari fanno paura ma questo timore e pessime idee come spararle nello spazio dimostrano lo scarso talento che abbiamo nel valutare i rischi. Perché la maggior parte degli elementi radioattivi come l'uranio e il radon sono in realtà rilasciati dal carbone. Bruciare ogni anno milioni di tonnellate di carbone produce cenere come prodotto di scarto, che comprende circa 36.000 tonnellate di materiali radioattivi. Sono meno radioattivi delle scorie nucleari di alto livello ma la quantità è decisamente maggiore e sono gestiti con molta meno cautela. Parte di questa cenere è catturata dai filtri, ma in genere viene semplicemente riportata nelle miniere, gettata in depositi esposti ai venti o in stagni che regolarmente si riversano in fiumi e laghi. Vivere nel raggio di 1,6 chilometri da un deposito di cenere aumenta il rischio di cancro fino a 2000 volte oltre i livelli accettabili. E a questo si aggiungono altre sostanze tossiche come i metalli pesanti oltre, ovviamente, alle enormi emissioni di CO2. Tuttavia, sebbene l'energia nucleare sia imperfetta e la sua forma attuale sia forse solo una tecnologia transitoria, gli impianti nucleari non convincono quanto il carbone.

Le scorie nucleari e la poca disponibilità ad occuparsene sono un problema reale. Ma non è irrisolvibile. Ci sono metodi di gestione validi, come seppellirle in profondità nel sottosuolo o riciclarne una parte per ottenere nuovo combustibile.