22.6.1 Tecniche di decontaminazione
La decontaminazione copre una vasta gamma di attività dirette alla rimozione o riduzione della contaminazione radioattiva in o su materiali, strutture e attrezzature. La decontaminazione parziale o totale delle strutture o dei sistemi per ridurre i tassi di dose prima dell’applicazione delle tecniche di smantellamento è un approccio comune quando si tratta di strutture NFC. La decontaminazione delle superfici in situ può essere ottenuta attraverso l’uso di strumenti e metodi convenzionali come smerigliatrici, lucidatrici, aspirapolvere e pulitura con panni bagnati invece di costosi manipolatori telecomandati o robotici. I dispositivi di protezione personale richiesti durante lo smontaggio possono essere meno costosi e più comodi da usare se i livelli di contaminazione sono ridotti significativamente prima dello smontaggio. La scelta tra applicazioni manuali, remote o semiremote è quindi soggetta all’analisi costi-benefici.
Le tecniche di decontaminazione meccanica sono normalmente applicate per componenti con una geometria semplice e superfici facilmente accessibili, mentre i metodi di decontaminazione chimica possono essere utilizzati per apparecchiature con superfici scarsamente accessibili.
Le tecniche di decontaminazione meccanica come la rimozione dello strato superficiale tramite molatura, sabbiatura con abrasivi, pulizia a vapore e fratturazione sono state applicate con successo in molti casi. Alcune delle attrezzature disponibili sul mercato sono mostrate in Fig. 22.1-22.5.
22.1. Smerigliatrice a taglio usata per rimuovere la contaminazione a superficie fissa dal calcestruzzo.
22.2. Cesoia usata per rimuovere dal calcestruzzo la contaminazione a superficie fissa e quella penetrata in profondità. Nota: il sistema di aspirazione montato e il sistema di scarico a tamburo per contenere la contaminazione trasportata dall’aria e limitare l’esposizione.
22.3. Getto d’acqua ad alta pressione usato per rimuovere la contaminazione superficiale dalle attrezzature.
22.4. Mini attrezzatura manuale di martellamento elettroidraulico è usata per rimuovere macchie di contaminazione profondamente penetrate.
22.5. Lucidatrice per pavimenti che può anche essere usata per una rimozione più aggressiva della contaminazione superficiale.
L’applicazione della decontaminazione chimica prima dello smontaggio è piuttosto limitata. Sono stati sviluppati vari prodotti chimici e gel di decontaminazione, che possono essere applicati mentre l’attrezzatura è ancora assemblata. I processi di decontaminazione chimica come il decapaggio in acido o la pulizia a umido con liquido decontaminante hanno molto successo, ma non sono necessariamente fatti in situ. Le attrezzature smontate possono essere trasportate ad un impianto di decontaminazione chimica per il trattamento, la bonifica o il riutilizzo limitato. In una fonderia, l’attrezzatura non viene riutilizzata, ma il metallo fuso decontaminato potrebbe essere riciclato. Alla Necsa, l’impianto di pulizia chimica utilizzato durante la costruzione dell’impianto di arricchimento dell’uranio è stato riqualificato come impianto di decontaminazione quando la disattivazione dell’impianto di arricchimento dell’uranio è iniziata nel 1995 (Smith et al, 1995).
Il vantaggio principale della decontaminazione (anche se le attrezzature non possono essere riutilizzate) è la minimizzazione dei rifiuti radioattivi e, in alcuni casi, la riclassificazione di una grande parte dei rifiuti in una classe di rifiuti gestibile con un punto finale disponibile a livello nazionale, ad es.Durante lo smantellamento dell’impianto di ritrattamento Eurochemic in Belgio è stato lanciato un programma dimostrativo semi-industriale per decontaminare i componenti usando tecniche di sabbiatura a secco o a umido. La dimostrazione ha concluso che era economicamente preferibile eseguire la decontaminazione a secco dei componenti a livelli di sicurezza piuttosto che il condizionamento e lo smaltimento dei rifiuti senza decontaminazione preliminare. I risultati delle tecniche abrasive a umido non erano soddisfacenti a causa degli alti volumi di rifiuti secondari generati durante la decontaminazione. È stato installato un impianto automatizzato di sabbiatura a secco disponibile sul mercato. Il tasso di successo della decontaminazione è stato schiacciante e le superfici sono state monitorate due volte dal dipartimento di fisica per garantire il rispetto dei criteri di pulizia. Le attrezzature che non potevano essere bonificate, a causa della forma e dell’impossibilità di misurare tutte le aree di superficie, sono state fuse e rilasciate in un impianto di fusione controllata (Walthéry et al., 2009a e 2009b).
La decontaminazione non è una panacea. Prima di selezionare qualsiasi tecnica di decontaminazione, dovrebbe essere eseguita una valutazione della sua efficacia e del suo potenziale per ridurre l’esposizione totale e confrontarla con fattori quali la disponibilità commerciale, la generazione di rifiuti secondari gestibili e il possibile impatto ambientale. I costi aggiuntivi e altri rischi associati ai processi di decontaminazione potrebbero non giustificare necessariamente la riduzione delle quantità di rifiuti e dell’esposizione dei lavoratori. Inoltre, i sistemi legati alla sicurezza potrebbero essere compromessi se non sono compatibili con i metodi di decontaminazione.
La pulizia e la decontaminazione delle attrezzature e degli edifici utilizzando il vapore o un’altra tecnica ad alta energia è applicata con un alto tasso di successo su attrezzature ed edifici provenienti da impianti U M/M e impianti di conversione dell’uranio. L’attrezzatura è segregata in due categorie: (a) attrezzature adatte all’uso illimitato e alla rimozione dal sito smantellato, e (b) attrezzature adatte all’uso limitato in un altro sito di estrazione e macinazione. Durante la disattivazione dell’impianto di conversione dell’uranio in Corea, l’attrezzatura metallica è stata smontata e tagliata in piccoli pezzi. Le superfici metalliche sono state decontaminate con metodi meccanici e chimici utilizzando un getto di vapore e/o una pulizia chimica ad ultrasuoni. Oltre il 70% di tutti i rifiuti metallici in acciaio inossidabile è stato decontaminato a livelli di sicurezza (Choi et al., 2009). L’attrezzatura contaminata smantellata negli impianti di conversione dell’uranio può essere decontaminata con successo con processi di decontaminazione chimica e con la pulizia a ultrasuoni e a vapore, se l’attrezzatura è fatta di acciaio inossidabile, alluminio e ha superfici non verniciate e non corrose. Tuttavia, questo non è il caso quando l’attrezzatura ha superfici in acciaio al carbonio verniciate e/o corrose. Alla Necsa, la decontaminazione delle attrezzature in acciaio al carbonio contaminate da UF6 si è rivelata infruttuosa e l’uranio ha continuato a lisciviare dopo qualche tempo. La decontaminazione di attrezzature con superfici verniciate ha portato alla contaminazione dei bagni di pulizia chimica nell’impianto di decontaminazione e all’impossibilità di provare la precisione delle misurazioni dopo la decontaminazione, a causa della vernice residua che è rimasta sulle attrezzature. Altri metodi di decontaminazione come la fusione dovrebbero quindi essere studiati come parte della pianificazione della disattivazione. Se non c’è un impianto di fusione disponibile, l’installazione di un tale impianto potrebbe essere considerato (WISE, 2010). In generale, il pubblico e il regolatore sono preoccupati per il funzionamento delle fonderie e per la licenza di nuovi impianti di generazione di CO2. La licenza di tali impianti di decontaminazione può avere un grande impatto sul programma di smantellamento e sui costi, anche se tutte le attrezzature necessarie possono essere acquistate off-the-shelf.
Le attrezzature contaminate provenienti da impianti U M/M che non possono essere riutilizzate o bonificate possono essere collocate in un deposito di sterili, in una miniera sotterranea, in una miniera a cielo aperto o in una fossa ad hoc per lo smaltimento, a seconda dei criteri nazionali di accettazione dei rifiuti e dell’approvazione normativa (IAEA, 1994).
Le tecniche di decontaminazione applicate durante la disattivazione degli impianti di arricchimento dell’uranio dovrebbero essere valutate per garantire che non abbiano accumulato un rischio di criticità eccessivo. L’introduzione di grandi volumi di moderatore neutronico attraverso l’applicazione di tecniche di decontaminazione abrasive a umido potrebbe provocare un incidente di criticità.
L’uso di acidi minerali nella decontaminazione degli impianti di ritrattamento del combustibile ha avuto molto successo. Durante la disattivazione dell’impianto di ritrattamento Eurochemic, i recipienti di stoccaggio dei rifiuti sono stati risciacquati e decontaminati immediatamente dopo il loro svuotamento e la vetrificazione del contenuto. Si è deciso di riutilizzare i recipienti di stoccaggio per lo stoccaggio di rifiuti simili. Il liquido di decontaminazione iniziale è stato diluito e inviato all’impianto di vetrificazione. Dopo un’ulteriore valutazione di questa opzione, i recipienti di stoccaggio non sono stati ritenuti adatti allo stoccaggio e si è introdotto un processo di decontaminazione chimica più aggressivo, che ha portato a volumi considerevoli di liquido di decontaminazione che ha richiesto lo stoccaggio fino a quando è stato possibile il trattamento. La miscelazione di diverse soluzioni provocò anche un’eccessiva precipitazione in un serbatoio orizzontale e grandi quantità di sale attivo a grana fine si depositarono su tutto il fondo del serbatoio. Anche se il risciacquo chimico nel serbatoio di stoccaggio è stato considerato un successo, i tassi di dose erano ancora troppo alti per permettere la disattivazione manuale senza prima eseguire qualche processo di decontaminazione a distanza (Walthéry et al., 2009a e 2009b).