Sviluppo e innovazione

Il Gruppo Sogin dispone, all’interno della sua organizzazione, di una direzione dedicata allo studio e all’implementazione di progetti legati allo sviluppo di soluzioni tecnologiche innovative nel decommissioning nucleare e nella gestione dei rifiuti radioattivi, con gli obiettivi di:

  • migliorare la sicurezza;
  • minimizzare la produzione di rifiuti;
  • aumentare la produttività, riducendo nel contempo i tempi e i costi complessivi delle attività.

Nonostante le tecnologie utilizzate siano state finora ritenute adeguate per far fronte alla maggior parte delle complessità legate alle attività di smantellamento, è emersa la necessità, soprattutto nelle operazioni all’interno delle zone con un maggior livello di radioattività, di migliorarle, adattarle o ottimizzarle.

Smantellare impianti nucleari, che sono stati progettati senza tener conto del loro successivo smantellamento, implica infatti per Sogin il dover affrontare problematiche ingegneristiche e gestionali che richiedono studi e analisi di dettaglio in quanto spesso non è possibile affidarsi ad approcci standard o a tecnologie già disponibili. Ciò si traduce in un costante impegno nella progettazione e realizzazione di specifiche tecnologie e di sistemi e trattamenti innovativi per la decontaminazione e la gestione dei rifiuti radioattivi.

Di seguito alcuni dei progetti del Gruppo Sogin per l’innovazione tecnologia applicata nei due macro ambiti:

Decommissioning
Waste Management

Decommissioning

Sistema NIWAS (Nucleco Integrated Waste Assay System)

Il Gruppo Sogin utilizza, per le attività di caratterizzazione radiologica, il sistema integrato NIWAS (Nucleco Integrated Waste Assay System) che comprende varie tecniche di misura indipendenti finalizzate a quantificare, con la massima precisione e accuratezza, il contenuto radiologico di un fusto.

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Sistema NIWAS (Nucleco Integrated Waste Assay System)

In particolare il sistema NIWAS integra la spettrometria gamma NWAS (Nucleco Waste Assay System) basata sul sistema di scansione segmentata (Segmented Gamma Scanner), la misura di conteggio neutronico passiva e attiva mediante sistema PANWAS (Passive Active Neutron Waste Assay System) e l’indagine radiografica.

I risultati ottenuti con le tecniche elencate vengono integrati con il supporto di calcoli teorici e simulazioni Monte Carlo.

Sistemi TGS e Geomixed

Il Gruppo Sogin è dotato di sistemi di misura all’avanguardia come il Tomographic Gamma Scanner (TGS), che permette di ricostruire un’immagine 3D della matrice e della contaminazione all’interno di un fusto.

Il sistema Geomixed è invece utilizzato per le misure su colli di geometrie variabili, per il loro allontanamento incondizionato.

Spettrometri portatili e sistema di Imaging

Il Gruppo Sogin dispone di oltre 20 rivelatori HPGe portatili e , un parco tecnologico rivelatori miniaturizzati CZT ampio e all’avanguardia che consente di scegliere, in base alla complessità operativa e radiologica del servizio richiesto, gli strumenti ottimali per le attività da effettuare.

Per le attività di caratterizzazione radiologica con tecniche non distruttive (NDA), Nucleco si è dotata di un sistema di imaging della radiazione gamma, che permette di ricostruire la posizione e la distribuzione di sorgente di contaminazione in qualsiasi tipo di locale o oggetto.

3D survey

Il Gruppo Sogin dispone tecnologie per la creazione e lo studio di modelli 3D, integrati in un sistema di analisi denominato 3D SURVEY.

Tale sistema si basa sull’acquisizione, con sistemi Laser Scanner, di “nuvole di punti”, in seguito elaborate in modelli CAD 3D che consentono di eseguire misure di precisione e navigare attraverso sistemi di realtà virtuale in ambienti tridimensionali, in modo da ottimizzare le fasi di progettazione degli interventi.

Nucleco ha utilizzato questa tecnologia per modellizzare il proprio Sito, al fine di ricostruire alcune planimetrie di Impianto.

Impianto di Compattazione e Smantellamento ICS42

Nell'impianto ICS42 vengono trattati i rifiuti solidi conferiti presso le strutture Nucleco.

Dopo una prima fase di riconfezionamento e campionamento per una completa caratterizzazione fisica e radiologica, tali rifiuti sono inviati all’Impianto di Compattazione e Smantellamento.

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Impianto di Compattazione

Nell’impianto ICS42 i fusti da 200 litri che contengono i rifiuti sono ridotti di volume attraverso una pressa idraulica da 1500 tonnellate ed altre apparecchiature che permettono di eseguire operazioni completamente automatizzate.

Dopo la compattazione, i pellets prodotti sono inseriti in speciali contenitori metallici da 400 litri, definiti Overpack, progettati e omologati per il trasporto. Il contenuto degli Overpack, viene inertizzato attraverso una malta cementizia qualificata e controllata. Gli Overpack vengono infine trasferiti nei depositi temporanei, in attesa della disponibilità di un sito finale di smaltimento.

L’impianto è dotato, inoltre, di una sezione di Pretrattamento e Smantellamento grazie alla quale è possibile smantellare componenti contaminati di varie dimensioni, all’interno di celle confinate dinamicamente e staticamente, schermate e dotate di apparecchiature di taglio automatizzate e remotizzate (torcia al plasma, manipolatori, ecc.). La sezione di Pretrattamento e Smantellamento è costituita da una Cella di pretrattamento e da una Cella di smantellamento.

Nella Cella di pretrattamento avviene la riduzione volumetrica dei rifiuti solidi, con pressa idraulica da 200 tonnellate, e il loro confezionamento in fusti da 200 lt da avviare al processo di caratterizzazione, trattamento e condizionamento.

La cella di smantellamento è invece dedicata alla riduzione volumetrica dei grandi componenti mediante taglio remotizzato con torcia al plasma.

Sistemi remotizzati o robot per interventi in aree difficilmente accessibili

Robot per la scarifica di superfici interne circolari

Sogin ha progettato, realizzato e utilizzato un robot, attrezzato con i relativi utensili, per la scarifica della superficie interna in calcestruzzo del camino della centrale nucleare del Garigliano (91 metri) e per il prelievo di campioni per le verifiche sull’avanzamento della decontaminazione.

 

Questa attività ha successivamente consentito lo smantellamento della struttura. Per validare l’intero sistema ed eseguire i test di efficienza e affidabilità è stato realizzato un mock-up di 12 di altezza.

Sviluppo di robot attrezzati con sonde a ultrasuoni per misure spessimetriche su serbatoi in acciaio inox

Sogin sta progettando un sistema remotizzato che consenta di eseguire test non distruttivi, con particolare attenzione alle saldature, sul mantello esterno di serbatoi di stoccaggio di rifiuti radioattivi liquidi realizzati in acciaio inox.

Il sistema deve essere in grado di muoversi autonomamente in un ambiente confinato con elevati ratei di dose e con la problematica associata con le caratteristiche amagnetiche dei serbatoi.

Non essendo disponibili prodotti commerciali, la soluzione tecnologica che si sta sviluppando prevede la realizzazione di un sistema integrato costituito da un robot dotato di braccio snodabile capace di sostenere e posizionare sul mantello del serbatoio una particolare sonda a ultrasuoni, a scorrimento assiale, in grado di eseguire con precisione controlli spessimetrici sul mantello e sui cordoni di saldatura.

Waste Management

Scatola a Guanti per la cementazione di rifiuti radioattivi liquidi alfa contaminati

Sogin ha presentato domanda di “brevetto per Modello di Utilità” per realizzare un sistema innovativo di trattamento e condizionamento, mediante cementazione, di un ridotto volume di rifiuti radioattivi liquidi di media attività contaminati da plutonio, utilizzando dispositivi e componenti installati all’interno di una Scatola a Guanti.

Scatola a Guanti per la cementazione di rifiuti radioattivi liquidi alfa contaminati

Questo sistema consente, in un ambiente confinato a tenuta alfa, di eseguire operazioni semiautomatiche di manipolazione finalizzate a cementare questo genere di rifiuti e consiste nella semplificazione e riduzione di componenti ed apparecchiature impiegati normalmente in impianti industriali di grandi dimensioni.

Il sistema offre al settore del decommissioning nucleare una soluzione per trattare e condizionare ridotte volumetrie di rifiuti liquidi acquosi alfa contaminati senza dover realizzare impianti industriali complessi che comportano lunghi iter autorizzativi, impatti ambientali, significativi costi realizzativi e gestionali.

Sistema modulare di condizionamento

Sogin sta realizzando un Sistema Modulare per il Condizionamento di Rifiuti liquidi, denominato SiCoMoR.

Questo sistema è una sfida ingegneristica trattandosi di un progetto basato sulla modularità di tutti i processi, dalle fasi di pretrattamento dei rifiuti alla movimentazione dell’intero manufatto.

Sogin ha progettato questo impianto prefabbricato, modulare e trasportabile per ottimizzare il suo impiego utilizzandolo su più siti. Per queste sue caratteristiche tale Sistema rappresenta una gestione complessiva dei rifiuti radioattivi con un ridotto impatto sull’ambiente.

Attualmente il SiCoMoR oggi in fase di realizzazione permette di solidificare rifiuti radioattivi liquidi attraverso la cementazione diretta in un contenitore cilindrico. Le sue dimensioni complessive sono di circa 20 metri di lunghezza per circa 17 metri di larghezza.

Impianto di Wet Oxidation per il trattamento delle resine esaurite

Nella centrale nucleare di Trino Sogin sta realizzando il primo esemplare al mondo di impianto per trattare circa 100 metri cubi di rifiuti radioattivi di natura organica (resine a scambio ionico esaurite) mediante la tecnologia di ossidazione a umido (Wet Oxidation Technology – WOT).

Impianto di Wet Oxidation per il trattamento delle resine esaurite
Impianto di Wet Oxidation per il trattamento delle resine esaurite

Questo sistema è stato sviluppato dopo un lungo periodo di studi e sperimetazioni durante il quale Sogin ha anche realizzato un impianto in scala ridotta (mock up) per testare l’efficacia del processo al trattamento delle resine esaurite. Il residuo ottenuto in uscita dall’Impianto WOT sarà inviato alla stazione di cementazione SiCoMoR (Sistema di Condizionamento Modulare Rifiuti) in cui sarà condizionato in matrice cementizia.

Il processo consente un ridotto impatto in termini di emissioni gassose ottenendo nel contempo un elevato fattore di riduzione di volume delle resine e un rifiuto finale che può essere condizionato mediante cementazione diretta. Si tratta del primo impiego al mondo di una tecnologia convenzionale ampiamente utilizzata che Sogin ha reso compatibile al settore nucleare.

Attività di ricerca scientifica

Solidificazione liquidi con materiali polimerici innovativi

Si definiscono “challenging” quelle tipologie di rifiuto per le quali non è determinata una strategia consolidata di trattamento e condizionamento come, ad esempio, i rifiuti radioattivi liquidi i cui componenti principali sono solventi organici e miscele oleose.

Polimero
Polimero

In questo ambito è stato realizzato un sistema per miscelare e solidificare rifiuti radioattivi liquidi a bassa attività oleosi .

Il sistema permette di ottenere il completo assorbimento (senza rilascio nel tempo) della frazione organica presente, mediante aggiunta di un particolare polimero con ottime caratteristiche di resistenza e stabilità.

Sono in corso studi di laboratorio per verificare le caratteristiche di stabilità del prodotto ottenuto a valle dell’adsorbimento con l’obiettivo di verificare l’applicabilità della tecnologia ad altri stream di rifiuto presenti negli impianti Sogin.

Qualifica dei processi di condizionamento di rifiuti radioattivi liquidi a bassa e media attività

Sogin ha acquisito un rilevante know-how nello studio dei fenomeni di interazione cemento-rifiuto grazie a vent’anni di esperienza nelle attività di qualificazione dei processi di condizionamento.

Sogin dispone di soluzioni tecnologiche, di competenze professionali e di laboratori per individuare le soluzioni ottimali per trattare e condizionare in matrice cementizia rifiuti radioattivi liquidi, semiliquidi e fangosi di diversa natura e con composizione chimica e radiologica complessa.

La cementazione diretta è un processo semplice e a temperatura ambiente è una tecnologia ampiamente applicata. Il prodotto finale ha ottime caratteristiche in termini di resistenza meccanica, resistenza all’irraggiamento e lisciviazione, ma presuppone lo sviluppo di un programma dedicato di sperimentazione e qualificazione della matrice di condizionamento per la verifica della stabilità a lungo termine del prodotto solido ottenuto.