energia nucleare

Il nuovo quartier generale di Logic Research si trova a quindici minuti fuori da San Francisco e ha subito la devastazione causata dai terremoti e dai loro disastri successivi. La pagina serve da riferimento alla nostra esperienza con bonifiche nucleari e bonifiche di acque reflue radioattive.

NLR riconosce il lavoro svolto da Roger Asay di Centec XXI, da Gilroy, California. Asay è un esperto di fama mondiale nel campo della disattivazione di centrali elettriche e ha lavorato con NLR negli ultimi quindici anni per valutare VSEP per il trattamento di scorie radioattive in impianti di generazione nucleare.

VSEP in Giappone

Storicamente, VSEP ha avuto successo nel trattamento di acqua radioattiva e nella concentrazione di materiale di scarto. Kashiwazaki-Kariwa è la più grande centrale nucleare del mondo ed è di proprietà di TEPCO, la società madre della centrale di Fukushima. I test condotti nella centrale di Kashiwazaki-Kariwa nel Giappone occidentale si sono dimostrati efficaci. VSEP ha trattato le acque reflue di cobalto radioattivo, producendo acque non tossiche adatte allo scarico.

NLR ha anche fornito apparecchiature di collaudo VSEP per l’impianto nucleare dismesso di Rancho Seco in California. Il test Rancho Seco ha valutato la rimozione di particelle radioattive dall’acqua con l’obiettivo di produrre acqua per il riutilizzo o lo scarico. Anche questo test ha avuto successo, con VSEP che ha prodotto un filtrato pulito riducendo al contempo i materiali di scarto.

Sono stati completati anche i test di simulazione per diverse altre centrali elettriche negli Stati Uniti orientali.

Funzionamento della centrale nucleare: le basi

L’elettricità può essere creata da turbine a vapore. Il calore è necessario per far bollire l’acqua per fare vapore. Le centrali elettriche convenzionali bruciano carbone, gas naturale o altri idrocarburi per produrre calore per creare vapore. Nel processo noto come “fissione nucleare”, gli atomi vengono suddivisi in particelle più piccole e in questo caso viene creato calore. Le centrali nucleari utilizzano il calore di questo processo per creare vapore. I gas di combustione vengono generati quando gli idrocarburi vengono bruciati, ma non si creano emissioni con la fissione degli atomi. Nel processo vengono utilizzati atomi instabili con grandi quantità di energia immagazzinata noti come nuclidi radioattivi e quando questi atomi si rompono, possono essere generate molte forme di materiali radioattivi. Questi materiali di scarto devono essere sequestrati e infine eliminati.

L’uranio viene arricchito e quindi utilizzato per realizzare barre della composizione e geometria appropriate e quindi questo viene utilizzato come barra di combustibile in cui avviene la fissione. Queste barre di combustibile vengono utilizzate per circa sei anni quando circa il tre percento dell’uranio è stato fissato. Le aste vengono quindi spostate nelle piscine di combustibile esaurito. L’acqua viene utilizzata per raffreddare le aste per circa cinque anni e quando sono abbastanza fredde vengono spostate in un luogo asciutto. L’acqua viene anche utilizzata per mantenere fresco il nocciolo del reattore e prevenire il surriscaldamento. Le grandi pompe vengono utilizzate per far circolare l’acqua di raffreddamento e le torri di raffreddamento vengono utilizzate per evaporare il calore di quest’acqua.

Poiché il tre percento delle barre di uranio vengono fissate via, vengono creati prodotti di fissione, che sono isotopi radioattivi di diversi forme come cesio 137, iodio 131, stronzio 90, bario 140 e molti altri isotopi. Alcuni sono di breve durata nella loro radioattività come lo iodio-131, mentre altri come il cesio-137 possono essere pericolosi per lungo tempo.

Nelle normali operazioni, c’è poca radioattività nell’acqua di raffreddamento e in altre acque di processo utilizzate . Tuttavia, l’acqua può essere contaminata durante la disattivazione in cui i serbatoi e le attrezzature usati vengono lavati prima dello smaltimento. L’acqua può anche essere contaminata da perdite nel nocciolo del reattore dove l’acqua può entrare in contatto con le barre di combustibile o da perdite nelle aree di contenimento attorno alle barre di combustibile esaurito. Con la normale disattivazione, di solito c’è tempo per pianificare lo smaltimento di questa acqua. In caso di perdite impreviste, tuttavia, non c’è tempo per attuare tali piani di pianificazione e di emergenza.

Se l’acqua radioattiva viene generata in modo pianificato o in un rilascio imprevisto, è possibile utilizzare la filtrazione a membrana per separare efficacemente i materiali radioattivi dall’acqua. La più grande sfida sia per le perdite che per la disattivazione è il volume. La quantità di acqua di raffreddamento consumata contaminata può rapidamente esaurire la capacità di stoccaggio e quindi richiedere lo scarico o la rimozione dal sito. Sfortunatamente, il volume di spazio disponibile per lo smaltimento radioattivo è di solito limitato e deve essere raggiunta la massima riduzione del volume per ridurre al minimo i costi e il rischio per l’ambiente.

Metodi di trattamento delle acque reflue

I test completati utilizzando membrane RO spirali convenzionali su acqua radioattiva hanno mostrato riduzioni di volume tipiche del 50%. Altri test che utilizzano VSEP RO su flussi di rifiuti concentrati hanno mostrato riduzioni di volume del 90-95%. Questa maggiore riduzione del volume è una differenza critica tra le due tecnologie. VSEP è in grado di ridurre i volumi più elevati perché ha un canale di alimentazione più aperto e può gestire solidi sospesi senza limitazioni. Inoltre, VSEP non è limitato dalla saturazione della solubilità in cui il ridimensionamento potrebbe verificarsi nei moduli RO spirali convenzionali.

Altri metodi di bonifica possono includere il sedimentazione e l’adsorbimento. Il problema con i metodi di adsorbimento è la svolta, in cui il materiale adsorbente può diventare saturo e smettere di funzionare. Inoltre, la percentuale di rimozione potrebbe non essere abbastanza elevata da garantire acqua sufficientemente trattata. Mentre la sedimentazione è efficace per particelle più grandi, né i piccoli solidi sospesi né i materiali radioattivi solubili (come lo iodio) si depositano.

Poiché la disattivazione e i rilasci accidentali sono rari, sono stati eseguiti lavori limitati nel trattamento delle acque reflue radioattive. La tecnologia VSEP presenta numerosi vantaggi nel trattamento dell’acqua radioattiva:

• Riduzione di volume molto elevata
• Ingombro ridotto
• Accesso remoto per i controlli e il funzionamento
• Nessun volume aggiuntivo di materiale di scarto viene aggiunto come con gli adsorbenti
• Rimozione praticamente completa di materiali radioattivi
• Nessun sfiato una volta saturo
• Design industriale collaudato utilizzato nelle raffinerie e negli impianti di produzione chimica
• Opzioni di selettività con scelta delle varie membrane

NLR aggiornerà questo riferimento per informare le parti interessate sulla storia e le capacità di VSEP per il trattamento delle acque reflue radioattive.

Per ulteriori informazioni su VSEP e le sue capacità, o per discutere di una particolare applicazione, non esitate a contattarci.

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