Radioactive waste management represents one of the most relevant aspect of nuclear engineering and in the last years, an improved attention for this field provided the basis for a development of several solutions. The aim of this work is the selection of suitable treatments for radioactive waste management in Italy. To reach such a selection, we start with a overview about international situation for nuclear waste, analysing the different sources, amounts, treatments methods, social and economical impacts; thus we recall the classification of these waste and the typical waste arising from NPPs operation and decommissioning and from other conventional fields, such as military, hospital and industrial; Section 4 concerns all treatments, whether they be well-proven, in development stage, at pilot scale or in research phase; here (and in the following sections) are considered all kind of operation on the waste (pre-treatment, treatment, immobilisation, conditioning) and a description of disposal options, available, innovative and abandoned. A first selection of methods is provided in Section 5, where there is a first choice for currently available treatments on the technical, economical, social basis. A further filter operation is provided in Section 6, where just treatments suitable for Italian scenario are considered and where a flow chart of operation for each waste typology is provided. This work is founded on official documents from international authorities, national waste management companies, technical reports, mainly of these last years, to provide a valid road-map with state of art operations suitable for current Italy scenario.

L'industria nucleare, così come ogni altra attività industriale e, più in generale, umana, produce rifiuti. Ma in campo nucleare vi è una particolare attenzione per la gestione di questi ultimi, poiché uno degli aspetti più problematici dello sfruttamento dell'energia nucleare è proprio quello legato ai rifiuti radioattivi. Diversi studi vengono quindi portati avanti per consolidare trattamenti già utilizzati o per estenderne la loro applicabilità o, ancora, per renderne disponibili altri attualmente in fase di ricerca e sviluppo. Lo scopo del presente lavoro è quello di proporre una selezione di trattamenti adatti per uno scenario come quello italiano partendo da una panoramica sulla situazione internazionale circa la gestione dei rifiuti radioattivi, passando per un'analisi di tutti i processi subiti da ogni tipologia di rifiuto (divisi prima di tutto per categorie di radioattività e successivamente per composizione del rifiuto) fino a eseguire una prima operazione di “filtro” in cui vengono scartati quelli attualmente non disponibili per poi fare un'ulteriore cernita dove vengono presi in considerazione solamente quelli adatti per l'attuale panorama italiano. Dunque, questo lavoro si sviluppa come segue: – Capitolo 2: analisi della situazione internazionale circa i rifiuti radioattivi in diverse nazioni, per comprendere i diversi scenari ed approcci; – Capitolo 3: classificazione dei rifiuti radioattivi e loro analisi conseguente alla loro origine; – Capitolo 4: analisi dei trattamenti attualmente esistenti per le differenti tipologie di rifiuti prodotti da attività nucleari, ognuno coi relativi vantaggi e svantaggi; – Capitolo 5: primo filtro, ovvero una selezione dei trattamenti attualmente disponibili; – Capitolo 6: secondo filtro, ovvero una cernita dei trattamenti adatti per lo scenario italiano con relativa presentazione di una road-map per ogni tipologia di rifiuto presente in Italia, le possibilità di una sua implementazione. Più in dettaglio, il capitolo 2 contiene un insieme di tabelle riportanti i dati circa le quantità e la fonte di provenienza dei rifiuti, i trattamenti operati, gli aspetti economici e sociali; i paesi scelti rappresentano un gruppo alquanto eterogeneo per quanto riguarda lo sfruttamento dell'energia nucleare nazionale – si va infatti da Stati altamente nuclearizzati come Francia fino a quelli con 33 Sintesi pochi siti nucleari quali i Paesi Bassi – in cui identificare anche un riferimento valido per l'Italia. Il capitolo 3 esplicita le categorie di rifiuti radioattivi internazionalmente riconosciute e ne analizza la relativa produzione durante la fasi di decommissioning di centrali di diversa potenza. Considera inoltre ciò che proviene da altri ambiti quali quello militare, ospedaliero e dell'industria convenzionale, sorgenti non trascurabili di questo tipo di scorie. Il capitolo 4 analizza tutti i tipi di trattamento attualmente esistenti – senza distinguere tra pretrattamento, trattamento vero e proprio, immobilizzazione, condizionamento – coi relativi vantaggi e svantaggi e le opzioni per lo stoccaggio temporaneo o finale. Una prima suddivisione viene fatta tra LLW/ILW (categorie che subiscono generalmente gli stessi processi) e HLW, mentre una seconda, per quanto riguarda i LLW/ILW, viene fatta in base alla composizione del rifiuto. Il capitolo 5 fornisce il primo filtro di cui sopra, ovvero vengono accantonati i trattamenti non disponibili attualmente in base ad un insieme di ragioni tecniche, economiche e sociali, con la stessa suddivisione del capitolo precedente, così da sottolineare cosa resta valido per una dato tipo di scoria. Nel capitolo 6 si ha un ulteriore filtro che conduce alla proposta di una road-map in cui i trattamenti validi per la situazione italiana vengono riportati in dei diagrammi di flusso, uno per ogni tipologia di rifiuto. Il lavoro si basa su documenti ufficiali di autorità internazionali, società nazionali per la gestione dei rifiuti radioattivi, rapporti tecnici degli ultimi anni così da fornire una proposta allo stato dell'arte riguardo le tecnologie disponibili.

Radioactive waste management treatments : a selection for the Italian scenario

SARDINI, MATTEO
2010/2011

Abstract

Radioactive waste management represents one of the most relevant aspect of nuclear engineering and in the last years, an improved attention for this field provided the basis for a development of several solutions. The aim of this work is the selection of suitable treatments for radioactive waste management in Italy. To reach such a selection, we start with a overview about international situation for nuclear waste, analysing the different sources, amounts, treatments methods, social and economical impacts; thus we recall the classification of these waste and the typical waste arising from NPPs operation and decommissioning and from other conventional fields, such as military, hospital and industrial; Section 4 concerns all treatments, whether they be well-proven, in development stage, at pilot scale or in research phase; here (and in the following sections) are considered all kind of operation on the waste (pre-treatment, treatment, immobilisation, conditioning) and a description of disposal options, available, innovative and abandoned. A first selection of methods is provided in Section 5, where there is a first choice for currently available treatments on the technical, economical, social basis. A further filter operation is provided in Section 6, where just treatments suitable for Italian scenario are considered and where a flow chart of operation for each waste typology is provided. This work is founded on official documents from international authorities, national waste management companies, technical reports, mainly of these last years, to provide a valid road-map with state of art operations suitable for current Italy scenario.
RICOTTI, MARCO ENRICO
LOCATELLI, GIORGIO
ING III - Scuola di Ingegneria dei Processi Industriali
20-lug-2011
2010/2011
L'industria nucleare, così come ogni altra attività industriale e, più in generale, umana, produce rifiuti. Ma in campo nucleare vi è una particolare attenzione per la gestione di questi ultimi, poiché uno degli aspetti più problematici dello sfruttamento dell'energia nucleare è proprio quello legato ai rifiuti radioattivi. Diversi studi vengono quindi portati avanti per consolidare trattamenti già utilizzati o per estenderne la loro applicabilità o, ancora, per renderne disponibili altri attualmente in fase di ricerca e sviluppo. Lo scopo del presente lavoro è quello di proporre una selezione di trattamenti adatti per uno scenario come quello italiano partendo da una panoramica sulla situazione internazionale circa la gestione dei rifiuti radioattivi, passando per un'analisi di tutti i processi subiti da ogni tipologia di rifiuto (divisi prima di tutto per categorie di radioattività e successivamente per composizione del rifiuto) fino a eseguire una prima operazione di “filtro” in cui vengono scartati quelli attualmente non disponibili per poi fare un'ulteriore cernita dove vengono presi in considerazione solamente quelli adatti per l'attuale panorama italiano. Dunque, questo lavoro si sviluppa come segue: – Capitolo 2: analisi della situazione internazionale circa i rifiuti radioattivi in diverse nazioni, per comprendere i diversi scenari ed approcci; – Capitolo 3: classificazione dei rifiuti radioattivi e loro analisi conseguente alla loro origine; – Capitolo 4: analisi dei trattamenti attualmente esistenti per le differenti tipologie di rifiuti prodotti da attività nucleari, ognuno coi relativi vantaggi e svantaggi; – Capitolo 5: primo filtro, ovvero una selezione dei trattamenti attualmente disponibili; – Capitolo 6: secondo filtro, ovvero una cernita dei trattamenti adatti per lo scenario italiano con relativa presentazione di una road-map per ogni tipologia di rifiuto presente in Italia, le possibilità di una sua implementazione. Più in dettaglio, il capitolo 2 contiene un insieme di tabelle riportanti i dati circa le quantità e la fonte di provenienza dei rifiuti, i trattamenti operati, gli aspetti economici e sociali; i paesi scelti rappresentano un gruppo alquanto eterogeneo per quanto riguarda lo sfruttamento dell'energia nucleare nazionale – si va infatti da Stati altamente nuclearizzati come Francia fino a quelli con 33 Sintesi pochi siti nucleari quali i Paesi Bassi – in cui identificare anche un riferimento valido per l'Italia. Il capitolo 3 esplicita le categorie di rifiuti radioattivi internazionalmente riconosciute e ne analizza la relativa produzione durante la fasi di decommissioning di centrali di diversa potenza. Considera inoltre ciò che proviene da altri ambiti quali quello militare, ospedaliero e dell'industria convenzionale, sorgenti non trascurabili di questo tipo di scorie. Il capitolo 4 analizza tutti i tipi di trattamento attualmente esistenti – senza distinguere tra pretrattamento, trattamento vero e proprio, immobilizzazione, condizionamento – coi relativi vantaggi e svantaggi e le opzioni per lo stoccaggio temporaneo o finale. Una prima suddivisione viene fatta tra LLW/ILW (categorie che subiscono generalmente gli stessi processi) e HLW, mentre una seconda, per quanto riguarda i LLW/ILW, viene fatta in base alla composizione del rifiuto. Il capitolo 5 fornisce il primo filtro di cui sopra, ovvero vengono accantonati i trattamenti non disponibili attualmente in base ad un insieme di ragioni tecniche, economiche e sociali, con la stessa suddivisione del capitolo precedente, così da sottolineare cosa resta valido per una dato tipo di scoria. Nel capitolo 6 si ha un ulteriore filtro che conduce alla proposta di una road-map in cui i trattamenti validi per la situazione italiana vengono riportati in dei diagrammi di flusso, uno per ogni tipologia di rifiuto. Il lavoro si basa su documenti ufficiali di autorità internazionali, società nazionali per la gestione dei rifiuti radioattivi, rapporti tecnici degli ultimi anni così da fornire una proposta allo stato dell'arte riguardo le tecnologie disponibili.
Tesi di laurea Magistrale
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