Un gruppo di fisici, chimici e metrologi(1) del CNRS, dell’Università Claude Bernard Lyon 1, del CEA e dell’ENS di Lione hanno sviluppato un nuovo metodo” sia più veloce che più economico » monitorare in tempo reale le emissioni di gas radioattivi nelle centrali nucleari.
Scarichi “naturali” sotto sorveglianza
Quando si produce elettricità o si riciclano rifiuti radioattivi, l’industria nucleare rilascia gas radioattivi, incluso il trizio (3H), du krypton-85 (85Kr) e il carbonio-14 (14C).
Krypton-85 è per esempio “ un prodotto di fissione presente nelle barre di combustibile, ma c’è sempre un po’ di questo gas nobile – che passa facilmente attraverso il foro più piccolo – che viene rilasciato e che quindi viene seguito nel tempo. Se i valori sono troppo alti bisogna agire, questo è quello che è successo tempo fa con la prima versione dell’EPR in Cina », specificano Christophe Dujardin (Università Claude Bernard Lyon 1), Frédéric Chaput (ENS-Lione) e Benoit Sabot (CEA)(2).
Anche il trizio e il carbonio-14, prodotti all’interno e all’esterno del nucleo di reazione dal flusso di neutroni, vengono rilasciati nell’atmosfera e l’ASN richiede che tutti gli impianti facciano il punto su questi rilasci “naturali” (quindi misurazioni)(3).
Un “indicatore di corretto funzionamento”
Il rapporto di questi radioisotopi è “ un indicatore del corretto funzionamento (ad esempio, nessuna perdita del reattore) » Impianti nucleari, riassume il gruppo di ricercatori.
Questi radionuclidi non presentano elevata tossicità: “ sono tra quelli il cui decadimento radioattivo non è accompagnato dall’emissione di raggi gamma, sono emettitori beta puri e richiedono processi di rilevamento e misurazione specifici », specifica il CNRS.
Attualmente le tecnologie utilizzate si basano sui principi della miscelazione gas-liquido e gas-gas, ma “ sono costosi e complessi, non consentono di distinguere rapidamente i radionuclidi, generano rifiuti e sono molto inefficaci per alcuni dei gas radioattivi analizzati », secondo il CNRS.
Un materiale nuovo, un set “originale”.
Il nuovo metodo di rilevamento sviluppato dai ricercatori del CNRS, dell’Università Claude Bernard Lyon 1, del CEA e dell’ENS di Lione è “ basato su una miscela gas-solido ”, con un aerogel “ circa un centimetro di spessore e qualche centimetro di diametro » costituito da nanoparticelle di materiali scintillanti la cui dimensione è dell’ordine di 5 nanometri (1 nm = 10-9 M).
« Questo composito ha una struttura ultraporosa, simile ad una spugna, composta solo dal 15% di solido pur essendo trasparente », precisa il CNRS: quando il gas analizzato entra in contatto con l’aerogel, quest’ultimo « converte l’energia prodotta dall’emissione di elettroni durante il decadimento dei radionuclidi in luce visibile “. Concretamente si produce un lampo di luce e si misura ogni fotone emesso” come se istantaneamente »(4).
Questo nuovo metodo di rilevamento si distingue per il materiale utilizzato (spugna scintillante) per “ fornire in tempo reale il valore del rapporto Kr-85/H-3 » ma è “ tutta la catena del Materiale – Rilevazione – e l’analisi delle informazioni che rendono il tutto molto originale ed efficace », insistono Christophe Dujardin, Frédéric Chaput (ENS-Lione) e Benoit Sabot.
Finalizzare un prototipo “facilmente trasportabile”.
I vantaggi del nuovo metodo sviluppato sono numerosi, il CNRS sottolinea in particolare che “ lo scintillatore inorganico non è contaminato da gas radioattivi, il che lo rende riutilizzabile e limita la produzione di rifiuti, a differenza di altre tecniche. Questo nuovo approccio alla rilevazione dei gas radioattivi consente di prevedere un ampio dispiegamento di sensori dedicati al monitoraggio delle attività nucleari civili. », con successivamente altri possibili campi di applicazione(5).
Tra le sfide legate a questo metodo, il team di ricercatori indica che “ la sintesi e la manipolazione dell’aerogel è attualmente delicata “. Nei prossimi due mesi l’obiettivo dichiarato è “ finalizzare un prototipo facilmente trasportabile e testarlo in condizioni reali per confrontarlo con la realtà sul campo ».
Da notare che quest’opera fa parte del progetto europeo SPARTE3 ed è già stata oggetto di diversi depositi di brevetto.
