Assessment of effective dose produced by a NORM-treating waste-to-energy plant: development of a dedicated software

The adoption of Legislative Decree 101/2020 in Italy has signified a crucial regulatory shift in sectors dealing with ionizing radiation, particularly affecting thermo-destruction facilities handling Naturally Occurring Radioactive Material (NORM). Compliance with the decree mandates assessments of activity concentrations in NORM waste and their byproducts, estimation of resulting effective doses, and adherence to legal limits, posing substantial challenges for plant operators. This thesis addresses the complexities arising from the implementation of the decree in NORM waste management facilities and presents a specialized software solution developed in collaboration with a waste-to-energy plant. The software, programmed in Python, facilitates essential regulatory assessments while empowering users to make informed decisions regarding waste disposal. Key features of the software include an intuitive Graphical User Interface (GUI) for inputting waste specifics. It conducts conservative estimations of byproducts' activity concentrations in comparison to legal limits and provides real-time monitoring of effective dose values. Moreover, the program facilitates the long-term management of both NORM and non-NORM waste streams through the incorporation of an algorithm. This algorithm optimizes each batch acceptance and disposal dates based on various plant parameters to enhance operational efficiency. Two testing tools were implemented to test the robustness of the algorithm and analyze the WTE plant disposal efficiency. The random batch generator produces sample loads for treatment by extracting specifics from the historical dataset of the study plant through Monte Carlo logic. Meanwhile, the calendar simulator allows the simulation of WTE plant treatment operations within a specified time range. In summary, the software presents a comprehensive solution for addressing the complexities of NORM waste management, facilitating improved operational efficiency and regulatory compliance within waste-to-energy plants.

In Italia, l'adozione del Decreto Legislativo 101/2020 ha segnato una svolta regolatoria fondamentale per i settori che operano con radiazioni ionizzanti, con un impatto significativo sugli impianti di termodistruzione che gestiscono materiali NORM. La conformità al decreto richiede la valutazione delle concentrazioni di attività nei rifiuti NORM e nei loro sottoprodotti, la stima delle dosi efficaci risultanti dall'incenerimento e il rispetto dei limiti stabiliti dalla legge, imponendo agli operatori nuovi oneri. Questa tesi esamina le sfide emerse dall'attuazione del decreto nelle strutture di gestione dei rifiuti NORM e propone una soluzione software specializzata, sviluppata in collaborazione con un termovalorizzatore. Il software, realizzato in Python, produce le stime richieste dalla normativa, consentendo agli utenti di prendere decisioni informate riguardo al trattamento dei rifiuti. Il software include un'interfaccia grafica (GUI) intuitiva per l'inserimento delle specifiche dei rifiuti. A livello della GUI, si effettuano valutazioni conservative delle concentrazioni di attività dei sottoprodotti e si monitorano in tempo reale i valori delle dosi efficaci generate dall'incenerimento. Inoltre, il programma consente di gestire nel tempo il flusso di rifiuti, sia NORM che non-NORM, utilizzando un algoritmo che ottimizza le date di accettazione e smaltimento per ciascun rifiuto. L'algoritmo si basa su diversi parametri di impianto e mira a migliorare l'efficienza delle operazioni di smaltimento. Per valutare la solidità dell'algoritmo e analizzare l'efficienza dello smaltimento, sono stati implementati due strumenti di test. Il generatore casuale di partite produce carichi di rifiuti campione da smaltire, le cui specifiche sono estratte dai dati storici dell'impianto in studio secondo una logica Monte Carlo. Il simulatore di calendario, invece, consente di simulare le operazioni di smaltimento del termovalorizzatore per un certo intervallo di tempo. In sintesi, il software fornisce una soluzione per gestire le complessità legate alla gestione dei rifiuti NORM, consentendo di conformarsi alla normativa e migliorare l'efficienza operativa dell'impianto di smaltimento.