137Cs decontamination of railway ballast and underlying layers

Radiation sources are used for many peaceful purposes throughout the world. However, their use always represents a source of hazard for the population and the environment. Many regulations and restrictions are applied to their use, especially to their end-life management. If not properly treated and disposed of, a radiation source can continue to cause damage even for very long periods. Despite the attention and the continuous technological development, some accidents still happen, and in these cases action must be taken to limit the damage and side effects as much as possible. This study examines a scenario involving the contamination of a railway ballast with 137Cs, one of the radionuclides typically produced as a result of fission processes but also one of the most widely used in industry. A decontamination process is then experimented, exploiting solid-liquid extraction with a combination of HCl and citric acid, which may be suitable for decontaminating a large volume of material in a reasonable time and with a good decontamination factor, always keeping in mind the cost-benefit factor of a large-scale operation. In conclusion, in order to show at the best the developed decontamination technique applicability, is proposed its employment into an hypothetical industrial process with a brief analysis of costs and feasibility.

Le sorgenti di radiazioni sono utilizzate per numerosi scopi pacifici in tutto il mondo. Il loro utilizzo, però, rappresenta sempre una fonte di rischio per la popolazione e per l’ambiente. Numerose sono infatti le regole e le restrizioni a cui è soggetto il loro utilizzo, ma soprattutto la loro gestione alla fine del ciclo vitale. Se non correttamente trattata e smaltita una sorgente di radiazione può continuare a provocare danni per periodi anche molto lunghi. Nonostante l’attenzione e il continuo sviluppo tecnologico, alcuni incidenti possono sempre capitare ed è in questi casi che bisogna intervenire per limitare il più possibile i danni e gli effetti collaterali. Questo studio prende in esame uno scenario di contaminazione di una massicciata ferroviaria con 137Cs, uno dei radionuclidi maggiormente prodotti in seguito ai processi di fissione ma anche uno dei più sfruttati a livello industriale. Viene quindi sperimentato un processo di decontaminazione, sfruttando l’estrazione solido-liquido con una combinazione di HCl e acido citrico che possa essere adatta a decontaminare un grande volume di materiale in tempi ragionevoli e con un buon fattore di decontaminazione, sempre tenendo presente il fattore costi-benefici di un’operazione su larga scala. In conclusione, per mostrare al meglio l’applicabilità della tecnica di decontaminazione sviluppata, viene proposto il suo utilizzo all’interno di un ipotetico processo industriale con una breve analisi di costi e fattibilità.