Centrali nucleari. Verifica dello stoccaggio delle barre di

Eidgenössisches Departement für
Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation UVEK
Segreteria generale SG-DATEC
28 agosto 2013
Centrali nucleari. Verifica dello stoccaggio
delle barre di combustibile esauste
Rapporto del Consiglio federale in adempimento del postulato 11.3329 del Consigliere nazionale Louis Schelbert dell’11 aprile 2011
Indice
Centrali nucleari. Verifica dello stoccaggio delle barre di combustibile esauste ...................................... 1
1.
Tenore del postulato ............................................................................................................ 3
2.
Situazione dello stoccaggio delle barre di combustibile esauste nelle centrali nucleari
svizzere ................................................................................................................................ 4
3.
Incidente nella centrale di Fukushima e conseguenze ........................................................ 5
4.
Verifica della protezione delle piscine di stoccaggio nelle centrali nucleari svizzere dopo
l’incidente di Fukushima....................................................................................................... 6
4.1
4.2
4.3
4.4
5.
Centrale nucleare di Beznau: miglioramenti necessari e attuazione ................................... 7
Centrale nucleare di Gösgen: miglioramenti necessari e attuazione ................................ 10
Centrale nucleare di Leibstadt: miglioramenti necessari e attuazione .............................. 13
Centrale nucleare di Mühleberg: miglioramenti necessari e attuazione ............................ 16
Conclusioni ........................................................................................................................ 20
2/20
1.
Tenore del postulato
L’11 aprile 2011 il Consigliere nazionale Louis Schelbert ha depositato un postulato con un testo del
seguente tenore:
Si incarica il Consiglio federale di chiarire come si presenta, in Svizzera, la situazione dello stoccaggio
delle barre di combustibile esauste nelle piscine di raffreddamento delle centrali nucleari e di illustrare
come intende risolvere velocemente questo problema.
L’intervento è stato motivato come segue:
Le catastrofi in Giappone hanno anche conseguenze in settori oggetto di scarsa attenzione da parte
dell’opinione pubblica e trascurati anche nelle informazioni fornite dai gestori dell’impianto di Fukushima e dalle autorità. A quanto pare, in almeno due blocchi della centrale, vi sono barre di combustibile
che irradiano a cielo aperto.
Retroscena: le piscine di raffreddamento, che in seguito all’incidente sono state scoperchiate e messe
a cielo aperto, vengono utilizzate come vero e proprio deposito delle barre di combustibile perché altri
luoghi di stoccaggio mancano o sono considerati troppo costosi. Secondo quanto comunicato in passato, questo genere di ”stoccaggio“ viene praticato anche nelle centrali nucleari svizzere.
Il 25 maggio 2011 il Consiglio federale ha preso posizione sul postulato. Ha proposto di respingerlo
adducendo la seguente motivazione:
Dopo gli avvenimenti in Giappone, il 18 marzo 2011 l'IFSN ha disposto che gli esercenti delle centrali
nucleari svizzere verificassero immediatamente la sicurezza dei loro impianti in caso di terremoti e
piene. Inoltre gli esercenti hanno dovuto rispondere, entro il 31 marzo, a una serie di domande
sull'approvvigionamento di liquido refrigerante nelle piscine di stoccaggio degli elementi di combustibile e sul raffreddamento di tali piscine. Come misura di sicurezza da attuare immediatamente, dal 1°
giugno 2011 le centrali nucleari svizzere devono avere accesso a un magazzino esterno a prova di
terremoto e di allagamento, nel quale devono predisporre strumenti di intervento da utilizzare in caso
di gravi incidenti. Nel frattempo, i gestori hanno presentato i loro primi rapporti entro le scadenze richieste. In aprile l’IFSN ha esaminato la documentazione, individuato i punti da migliorare e richiesto
alcune prove supplementari. Nell’ambito delle analisi sugli eventi in corso, possono essere ordinate
altre misure. Il 4 maggio 2011 il Consiglio federale ha disposto l’istituzione di un gruppo di lavoro interdipartimentale incaricato di esaminare le misure di protezione d'emergenza in caso di eventi estremi in Svizzera. L’organo avrà il compito di verificare se e quali nuovi provvedimenti legislativi e organizzativi devono essere adottati.
Il postulato è stato accolto dal Consiglio nazionale l’8 giugno 2011.
Poiché i quesiti posti dall’autore del postulato rientrano nell’ambito di competenza dell’Ispettorato federale della sicurezza nucleare (IFSN), le informazioni riportate qui di seguito si basano sugli accertamenti svolti da quest’ultimo.
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2.
Situazione dello stoccaggio delle barre di combustibile esauste nelle centrali nucleari svizzere
Ogni centrale nucleare svizzera comprende, nel proprio sito, almeno una piscina di stoccaggio degli
elementi di combustibile dotata di un sistema di raffreddamento. Tali piscine vengono comunemente
designate dagli specialisti con i termini “piscine di stoccaggio”, “piscine di stoccaggio degli elementi di
combustibile” o “piscine di decadimento”. Nel presente rapporto in adempimento del postulato viene
impiegato il termine generale di “piscine di stoccaggio”.
Durante la revisione annuale delle centrali nucleari, una parte degli elementi di combustibile esausti
viene trasbordata dal contenitore pressurizzato del reattore alla piscina di stoccaggio. Il trasbordo e lo
stoccaggio degli elementi di combustibile esausti avviene in via subacquea. Da un lato, l’elemento
idrico costituisce uno schermo contro le radiazioni e, dall’altro, serve al raffreddamento degli elementi
di combustibile. Nella piscina di stoccaggio, gli elementi di combustibile sono coperti da diversi metri
d’acqua. Inoltre, in tutte le centrali nucleari svizzere tali piscine sono ubicate in edifici a protezione
particolarmente elevata. In ragione del decadimento radioattivo dei prodotti di fissione contenuti al loro
interno, gli elementi di combustibile stoccati nelle apposite piscine continuano a produrre calore che
dev’essere evacuato in maniera continua per evitare che l’acqua nella piscina di stoccaggio si surriscaldi. Per questo motivo occorre garantire un raffreddamento costante e affidabile delle piscine di
stoccaggio, indipendentemente dal fatto che la centrale nucleare (o il reattore) sia in funzione o meno.
Anche dopo la disattivazione di un impianto nucleare, gli elementi di combustibile esausti devono essere raffreddati ancora per diversi anni nelle piscine di stoccaggio, il cui esercizio avviene separatamente.
In Svizzera, così come in altri Paesi, lo stoccaggio degli elementi di combustibile esausti avviene temporaneamente nelle piscine di stoccaggio delle centrali nucleari prima che gli elementi di combustibile
vengano sottoposti alle successive fasi di smaltimento. Non è previsto uno stoccaggio intermedio a
lungo termine degli elementi di combustibile nelle piscine di stoccaggio. Una volta che il calore di decadimento degli elementi di combustibile si è sufficientemente smorzato, questi ultimi vengono caricati
in contenitori di trasporto e stoccaggio e trasferiti nel deposito intermedio centrale ZWILAG nel Comune di Würenlingen. La centrale nucleare di Beznau dispone, all’interno della propria struttura ubicata
nel Comune di Döttingen, di un deposito per lo stoccaggio a secco degli elementi di combustibile esausti.
Prima del 1° luglio 2006 era possibile esportare all’estero gli elementi di combustibile esausti affinché
venissero sottoposti a ritrattamento. Tale possibilità non sussiste più in ragione della moratoria di dieci
anni prevista dalla legge, con il risultato che solo lo stoccaggio intermedio diretto è autorizzato, per
esempio nel deposito intermedio centrale ZWILAG.
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3.
Incidente nella centrale di Fukushima e conseguenze
Lo tsunami del marzo 2011 ha causato ingenti danni alla centrale nucleare di Fukushima-Daiichi. Il
maremoto ha disattivato tutti i generatori diesel di emergenza, compromettendo così
l’approvvigionamento elettrico dell’impianto e, di conseguenza, anche il funzionamento delle pompe
elettriche, con il risultato che non era più possibile raffreddare gli elementi di combustibile nelle piscine
di stoccaggio. Solo diversi giorni dopo l’incidente è stato nuovamente ripristinato l'approvvigionamento
di acqua nelle piscine di stoccaggio della centrale di Fukushima-Daiichi mediante pompe per cemento
mobili. Le esplosioni di idrogeno in tre blocchi hanno distrutto gli edifici dei reattori che ospitavano le
piscine di stoccaggio.
Un’interruzione di più giorni nel processo di raffreddamento degli elementi di combustibile nelle piscine
di stoccaggio può tradursi in pesanti conseguenze, per esempio la rottura delle guaine delle barre di
combustibile o la fusione di quest’ultimo. L’idrogeno scaturisce da diversi processi chimici. Ad oggi
non è ancora stato possibile determinare con certezza la fonte di provenienza dell’idrogeno che ha
causato la distruzione degli edifici dei reattori nella centrale di Fukushima-Daiichi.
In seguito all’incidente nella centrale di Fukushima-Daiichi, l’IFSN ha disposto l’adozione di misure
urgenti tese a migliorare l’alimentazione supplementare dall’esterno delle piscine di stoccaggio nelle
centrali nucleari svizzere e una verifica approfondita delle attuali misure di protezione volte a garantire
il raffreddamento delle piscine stesse. Il seguente capitolo illustra i risultati delle verifiche effettuate e
lo stato di attuazione delle misure di riequipaggiamento nelle centrali nucleari svizzere.
Inoltre, l’IFSN ha esortato i gestori delle centrali nucleari svizzere a partecipare al test di resistenza
dell’UE, che prevedeva il controllo della sicurezza delle piscine di stoccaggio qualora si verifichino
eventi esterni estremi e uno scenario in cui viene meno l’intero sistema di alimentazione elettrica. Gli
esperti dell’UE hanno confermato l’elevato grado di protezione delle piscine di stoccaggio nelle centrali nucleari svizzere e la pertinenza delle misure di riequipaggiamento disposte dall’IFSN sulla base
degli insegnamenti tratti dall’incidente di Fukushima nell’ottica di migliorare ulteriormente la protezione
delle piscine di stoccaggio.
Dopo l’effettuazione del test di resistenza dell’UE, il Gruppo dei regolatori in materia di sicurezza nucleare (European Nuclear Safety Regulators Group - ENSREG) dell’UE ha esortato tutti i Paesi che
avevano partecipato a tale test a presentare, sotto forma di un piano d’azione nazionale, le modalità di
attuazione delle misure derivanti dalle indagini svolte nel quadro del test di resistenza dell’UE. Alla fine
del 2012 l'IFSN ha presentato il piano d'azione svizzero in cui sono fissate le misure tese al miglioramento della protezione delle piscine di stoccaggio, illustrate in dettaglio nel capitolo successivo. Tali
provvedimenti sono in linea con le raccomandazioni dell’ENSREG derivanti dagli insegnamenti tratti
dal test di resistenza dell'UE e mirano a migliorare la protezione delle piscine di stoccaggio.
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4.
Verifica della protezione delle piscine di stoccaggio nelle centrali nucleari svizzere dopo l’incidente di Fukushima
In ragione del fatto che anche in Svizzera, in presenza di una combinazione di un evento sismico e di
una piena, potrebbe verificarsi, in circostanze sfavorevoli, un guasto dei sistemi di sicurezza installati
e occorrerebbe adottare misure di gestione degli incidenti, il 18 marzo 2011 l'IFSN ha disposto, ai
sensi della legge federale sull'energia nucleare (art. 72 cpv. 2 LENu), le seguenti misure urgenti:
laddove mancanti, entro il 31 dicembre 2012 occorre procedere al riequipaggiamento con due condotte fisicamente separate per l'alimentazione esterna delle piscine di stoccaggio.
Ai sensi dell'art. 2 cpv. 1 lett. d dell'ordinanza del DATEC sulla metodica e le condizioni marginali per
la verifica dei criteri per la messa fuori servizio temporanea di centrali nucleari, il 1° aprile 2011 l'IFSN
ha disposto che tutte le centrali nucleari procedano a esaminare la progettazione della propria struttura dal punto di vista della resistenza ai sismi e alle piene e rispondano alle seguenti domande:
in tutte le centrali nucleari, eventuali piscine di stoccaggio ubicate all'esterno del confinamento primario sono sufficientemente protette da agenti esterni e interni?
In tutte le centrali nucleari, il raffreddamento delle piscine di stoccaggio svolge una funzione di sicurezza dotata di particolare protezione? Può essere alimentato e gestito tramite il sistema di emergenza bunkerizzato?
Qualora dall'analisi effettuata per rispondere a tali quesiti si fossero palesate delle carenze, le centrali
nucleari erano tenute a illustrare, entro il 31 agosto 2011, mediante quali provvedimenti intendessero
colmare tali lacune.
Di seguito vengono illustrati, per ogni centrale nucleare svizzera, i requisiti formulati dall’IFSN sulla
base delle verifiche condotte nell’ottica di migliorare la protezione delle piscine di stoccaggio e il corrispondente stato di attuazione.
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4.1
Centrale nucleare di Beznau: miglioramenti necessari e attuazione
Fig.: Piscina di stoccaggio nella centrale nucleare di Beznau
Attuazione della misura di alimentazione esterna delle piscine di stoccaggio:
Il gestore della centrale nucleare di Beznau ha presentato misure tese a migliorare la protezione
dell'edificio che ospita le piscine di stoccaggio in presenza di un evento sismico.
Il gestore ha chiesto un prolungamento del termine fino al 30 giugno 2013 per procedere al riequipaggiamento con due condotte fisicamente separate per l'alimentazione esterna delle piscine di stoccaggio. Dopo aver esaminato le informazioni fornite dal gestore, l'IFSN ha approvato la richiesta. La seconda misura supplementare di alimentazione delle piscine di stoccaggio è stata implementata nella
centrale nucleare nel rispetto delle scadenze. La centrale nucleare di Beznau dispone pertanto di due
fonti di alimentazione separate.
Requisiti posti dall'IFSN in base alla verifica della protezione delle piscine di stoccaggio:
Requisito 1: entro il 31 agosto 2011 la centrale nucleare di Beznau deve presentare all'IFSN misure
tese al potenziamento della resistenza dell'edificio annesso B agli eventi sismici. Gli effetti sismici di
cui tenere conto devono essere determinati in conformità ai criteri stabiliti nella decisione dell'IFSN del
1° aprile 2011.
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Requisito 2: entro il 31 agosto 2011 la centrale nucleare di Beznau deve presentare all'IFSN misure
tese a potenziare la resistenza ai sismi e alle piene dei sistemi di raffreddamento delle piscine di stoccaggio (compresi i necessari sistemi ausiliari e di approvvigionamento).
Requisito 3: entro il 31 agosto 2011 la centrale nucleare di Beznau deve presentare all'IFSN provvedimenti tesi a potenziare le misure d’emergenza interne all'impianto destinate all’alimentazione supplementare, alla dissipazione del calore e al monitoraggio delle piscine di stoccaggio qualora si verifichi un guasto dei sistemi di raffreddamento.
Requisito 4: conformemente ai criteri procedurali sanciti dalla decisione dell'IFSN del 1° aprile 2011,
entro il 31 marzo 2012 la centrale deve verificare la progettazione delle piscine e degli edifici di stoccaggio nonché dei sistemi di raffreddamento degli elementi di combustibile.
Requisito 5: entro il 31 marzo 2012 la centrale deve valutare la protezione dell'impianto da deflagra1
zioni ed esplosioni di idrogeno per tutte le piscine di stoccaggio nell’area corrispondente e presentare
all'IFSN un rapporto in materia.
Spiegazioni relative all’attuazione dei requisiti da 1 a 3:
Il 30 agosto 2011 la centrale di Beznau ha presentato, entro i termini stabiliti, tre rapporti che illustrano
le misure pianificate per aumentare la resistenza dell’impianto. Tali misure prevedono per entrambi i
blocchi:
•
•
•
•
il potenziamento della resistenza sismica dell’edificio che ospita le piscine di stoccaggio e la
costruzione di un sistema supplementare di raffreddamento e di un sistema di alimentazione
supplementare delle piscine di stoccaggio,
l’ampliamento dell’attuale dispositivo di emergenza per il raffreddamento delle piscine di
stoccaggio mediante l’aggiunta di un dispositivo di alimentazione supplementare,
il riequipaggiamento con un condotto di sfiato per la dissipazione del calore dall’edificio che
ospita le piscine di stoccaggio e
l’installazione di una strumentazione a prova d’incidente per il monitoraggio del livello di
riempimento e della temperatura delle piscine di stoccaggio.
Il riequipaggiamento con il sistema di alimentazione supplementare delle piscine di stoccaggio,
l’ampliamento dell’attuale dispositivo di emergenza per il raffreddamento delle piscine di stoccaggio e
una parte della strumentazione delle piscine di stoccaggio devono essere terminati entro la fine del
2014.
L’IFSN ha esaminato la documentazione presentata ed è giunto alla conclusione che i requisiti da 1 a
3 sono stati soddisfatti in virtù delle misure pianificate di potenziamento della resistenza ai sismi. Nella
sua presa di posizione, l’IFSN ha aggiunto istruzioni supplementari di cui occorre tenere conto al momento del deposito della domanda nelle tappe successive della procedura.
Relativamente al requisito 4:
1
Per deflagrazione dell’idrogeno s’intende un rapido processo di combustione. La velocità della combustione è inferiore rispetto
a quella del suono. Quando la velocità è superiore si parla di detonazione o esplosione: si tratta di processi che producono
pressioni in larga misura superiori a quelle che si verificano in caso di deflagrazione.
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Dall’esame, attualmente in corso, della sicurezza dell’edificio che ospita le piscine di stoccaggio nel
caso in cui si presenti un fenomeno di piena o un evento sismico avente probabilità di verificarsi una
volta ogni 10 000 anni, è emerso che l’attuale piscina gode di adeguata protezione e dispone di sufficienti riserve di dimensionamento. In particolare è stato dimostrato che l’integrità delle piscine di stoccaggio è garantita qualora si verifichi un terremoto avente probabilità di verificarsi una volta ogni
10 000 anni.
Relativamente al requisito 5:
Per determinare la causa della formazione di idrogeno sono state esaminate la radiolisi e la reazione
dello zirconio con il vapore acqueo in uno scenario di incidente grave. Dall’analisi è emerso che, in
caso di guasto totale del sistema di raffreddamento, si possono escludere con certezza deflagrazioni o
esplosioni dovute alla formazione di idrogeno nella piscina di stoccaggio nel corso dei primi tre giorni.
La quantità di idrogeno prodotta mediante radiolisi nei primi tre giorni è infatti troppo modesta per produrre una miscela infiammabile. Il periodo disponibile per adottare le misure di gestione degli incidenti
e ripristinare il raffreddamento delle piscine di stoccaggio è sufficiente per impedire un successivo
prosciugamento e la conseguente ossidazione delle guaine.
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4.2
Centrale nucleare di Gösgen: miglioramenti necessari e attuazione
Fig.: piscina di stoccaggio (stoccaggio in acqua) nella centrale nucleare di Gösgen
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Attuazione della misura di alimentazione esterna delle piscine di stoccaggio:
Oltre alle attuali condotte di alimentazione della piscina di stoccaggio nell’edificio del reattore e della
piscina di stoccaggio nell’edificio per lo stoccaggio in acqua, la centrale nucleare di Gösgen dispone in
entrambi i casi di una seconda condotta fisicamente separata per l’alimentazione esterna.
La soluzione proposta dal gestore riguarda una visualizzazione a prova d’incidente, presso la postazione di comando di emergenza, delle misurazioni del livello di riempimento e della temperatura delle
piscine di stoccaggio. Questa misura è stata realizzata in occasione della revisione annuale del 2012.
Requisiti posti dall'IFSN in base alla verifica della protezione delle piscine di stoccaggio:
Requisito 1: entro il 31 agosto 2011 la centrale nucleare di Gösgen deve illustrare all'IFSN gli approcci
risolutivi in base ai quali intende gestire il monitoraggio della temperatura e del livello di riempimento
delle piscine di stoccaggio dalla postazione di comando di emergenza.
Requisito 2: entro il 31 marzo 2012 la centrale nucleare di Gösgen deve, in conformità ai criteri fissati
nella decisione dell’IFSN del 1° aprile 2011, controllare la progettazione delle piscine e degli edifici di
stoccaggio nonché dei sistemi di raffreddamento degli elementi di combustibile.
Requisito 3: entro il 31 marzo 2012 la centrale nucleare di Gösgen deve valutare la protezione da
deflagrazioni ed esplosioni di idrogeno per tutte le piscine di stoccaggio nell’area corrispondente e
presentare all'IFSN un rapporto in materia.
Spiegazioni relative all’attuazione dei requisiti:
La soluzione presentata dalla centrale nucleare di Gösgen proponeva di collocare gli attuali circuiti di
misurazione qualificati e a prova d’incidente in edifici protetti da agenti esterni e strutturati in modo tale
che l’approvvigionamento elettrico delle barre collettrici fosse garantito in caso di emergenza. La proposta di soluzione ottemperava nei punti essenziali i requisiti posti dalla direttiva B12 dell’IFSN per la
strumentazione d’emergenza, vale a dire la classificazione dal punto di vista della sicurezza e la visualizzazione delle misurazioni sia nella sala di comando principale sia nella postazione di comando
di emergenza.
Non era tuttavia prevista una costruzione ridondante della parte elettrica e meccanica della strumentazione. L’IFSN si attendeva pertanto che, nella sua domanda di approvazione, il gestore della centrale illustrasse in maniera dettagliata
-
-
che le informazioni concernenti la temperatura e il livello di riempimento possono essere trasmesse mediante valori di misurazione ottenuti da una strumentazione di cui si può comprovare l’equivalenza, oppure
che il guasto del sistema di rilevamento della temperatura e del livello di riempimento può essere tollerato anche in caso di necessità per un periodo di tempo limitato e che il guasto può
essere rimosso in questo lasso di tempo e alle condizioni del momento.
Le due condotte fisicamente separate per l’alimentazione esterna delle piscine di stoccaggio sono
state esaminate nel quadro di un’ispezione dell’IFSN. L’IFSN ha appurato che il requisito corrispondente è adempiuto.
Riassumendo, l’IFSN è giunto alla conclusione che il riequipaggiamento del sistema di monitoraggio
della temperatura e del livello di riempimento delle piscine di stoccaggio dalla postazione di comando
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di emergenza, così come descritto nel rapporto della centrale nucleare di Gösgen, ottempera i requisiti. L’IFSN ha approvato la scadenza proposta dal gestore per l’implementazione completa delle misure
di potenziamento della resistenza dell’impianto.
Le indagini avviate sulla protezione delle piscine di stoccaggio da piene ed eventi sismici aventi probabilità di verificarsi una volta ogni 10 000 anni hanno mostrato che le piscine di stoccaggio per lo
stoccaggio in acqua e all’interno del perimetro di contenimento come pure la piscina di caricamento
nella zona anulare godono di adeguata protezione e dispongono di sufficienti riserve di dimensionamento. In particolare è stato dimostrato che l’integrità delle piscine di stoccaggio è garantita qualora si
verifichi un terremoto avente probabilità di verificarsi una volta ogni 10 000 anni.
Nel quadro di un’ulteriore decisione, la centrale nucleare di Gösgen è stata chiamata ad analizzare la
problematica dell’idrogeno nell’area delle piscine di stoccaggio. Per determinare la causa della formazione di idrogeno sono state esaminate la radiolisi e la reazione dello zirconio con il vapore acqueo in
uno scenario di incidente grave. Dall’analisi è emerso che, in caso di guasto totale di intensità superiore rispetto a quella prevista del sistema di raffreddamento nel bacino di caricamento o nel bacino per
lo stoccaggio in acqua, si possono escludere con certezza deflagrazioni o esplosioni dovute alla formazione di idrogeno nel corso dei primi cinque - nove giorni. Per quanto riguarda la piscina di stoccaggio nel perimetro di contenimento, un guasto totale, di entità superiore a quella prevista in sede di
progettazione, del sistema di raffreddamento e delle fonti di alimentazione supplementare può provocare, dopo poco più di due giorni, una maggiore produzione di idrogeno dovuta all’ossidazione dello
zirconio, purché il nocciolo del reattore sia appena stato scaricato completamente. La quantità di idrogeno prodotta mediante radiolisi nei primi tre giorni è infatti troppo modesta per produrre una miscela
infiammabile. Il periodo disponibile per adottare le misure di gestione degli incidenti e ripristinare il
raffreddamento delle piscine di stoccaggio è sufficiente per impedire il successivo prosciugamento e la
conseguente ossidazione delle guaine.
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4.3
Centrale nucleare di Leibstadt: miglioramenti necessari e attuazione
Fig.: piscina di stoccaggio nella centrale nucleare di Leibstadt
Attuazione della misura di alimentazione esterna delle piscine di stoccaggio:
La centrale nucleare di Leibstadt ha dichiarato di disporre di due condotte fisicamente separate per
l’alimentazione esterna delle due piscine di stoccaggio, pertanto non sono necessarie misure di riequipaggiamento.
Il riequipaggiamento con un sistema di monitoraggio a prova d’incidente del livello di riempimento e
della temperatura delle piscine di stoccaggio è conforme ai requisiti. L’attuazione è prevista entro la
fine del 2013.
Requisiti posti dall'IFSN in base alla verifica della protezione delle piscine di stoccaggio:
Requisito 1: entro il 31 agosto 2011 la centrale nucleare di Leibstadt deve illustrare all'IFSN gli approcci risolutivi in base ai quali intende potenziare la resistenza del sistema di monitoraggio della temperatura e del livello di riempimento delle piscine di stoccaggio dalla sala di comando principale e le
modalità di realizzazione nella postazione di comando di emergenza.
Requisito 2: entro il 31 marzo 2012 la centrale nucleare di Leibstadt deve, in conformità ai criteri procedurali fissati nella decisione dell’IFSN del 1° aprile 2011, controllare la progettazione delle piscine e
degli edifici di stoccaggio nonché dei sistemi di raffreddamento degli elementi di combustibile.
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Requisito 3: entro il 31 marzo 2012 la centrale nucleare di Leibstadt deve valutare la protezione da
deflagrazioni ed esplosioni di idrogeno per tutte le piscine di stoccaggio nell’area corrispondente e
presentare all'IFSN un rapporto in materia.
Spiegazioni relative all’attuazione dei requisiti:
L’IFSN ha giudicato appropriati i requisiti individuati dalla centrale nucleare di Leibstadt relativi alla
misurazione del livello di riempimento, della temperatura ed eventualmente dell’intensità di dose ambientale per garantire, nel caso richiesto, la sorveglianza delle piscine di stoccaggio.
Riassumendo, l’IFSN giunge alla conclusione che il riequipaggiamento con un sistema di sorveglianza
sicuro in caso di incidente del livello di riempimento e della temperatura delle piscine di stoccaggio
adempie i requisiti. L’IFSN ha approvato la scadenza proposta dal gestore per l’attuazione completa
delle misure di potenziamento della resistenza.
L’IFSN constata che il requisito concernente due condotte fisicamente separate per l’alimentazione
esterna delle piscine di stoccaggio è soddisfatto grazie ai due raccordi esterni del sistema di condensazione annesso che svolgono la funzione di seconda fonte di alimentazione esterna.
Dalle indagini in corso sulla protezione delle piscine di stoccaggio da fenomeni di piene ed eventi sismici aventi probabilità di verificarsi una volta ogni 10 000 anni è emerso che le piscine di stoccaggio
nell’edificio esterno di stoccaggio e contenimento godono di adeguata protezione e dispongono di
sufficienti riserve di dimensionamento. In particolare è stato dimostrato che l’integrità delle piscine di
stoccaggio è garantita qualora si verifichi un terremoto avente probabilità di verificarsi una volta ogni
10 000 anni.
Dopo aver valutato la dimostrazione della resistenza ai sismi fornita dalla centrale nucleare di Leibstadt, l’IFSN ha posto un ulteriore requisito: il gestore deve dimostrare che, qualora si presentasse un
sisma avente probabilità di verificarsi una volta ogni 10 000 anni, può essere esclusa l’eventualità di
un sollevamento e di uno spostamento laterale degli elementi di combustibile. La prova doveva essere
presentata all’IFSN entro il 31 dicembre 2012. L’IFSN ha opportunamente verificato questo punto. Il
peso degli elementi di combustibile impedisce il sollevamento e lo spostamento laterale degli elementi
di combustibile in caso di terremoto avente probabilità di verificarsi una volta ogni 10 000 anni. La
forza di gravità che agisce sugli elementi di combustibile è superiore alle forze verticali che si creano
con la spinta termoidraulica e l’accelerazione del sisma.
Nel quadro di un’ulteriore decisione, la centrale nucleare è stata chiamata ad analizzare la problematica dell’idrogeno nell’area delle piscine di stoccaggio. Per determinare la causa della formazione di
idrogeno sono state esaminate la radiolisi e la reazione dello zirconio con il vapore acqueo in uno
scenario di incidente grave. Dall’analisi è emerso che, in caso di guasto totale, di intensità superiore a
quella prevista in sede di progettazione, del sistema di raffreddamento nel bacino esterno di stoccaggio, si possono escludere con certezza deflagrazioni o esplosioni dovute alla formazione di idrogeno
nel corso dei primi 24 giorni. Per quanto riguarda la piscina di stoccaggio nel perimetro di contenimento, un guasto totale di intensità superiore rispetto a quella prevista del sistema di raffreddamento e
delle fonti di alimentazione supplementare può provocare, dopo circa tre giorni, la messa allo scoperto
degli elementi di combustibile. Tale scenario può verificarsi unicamente durante la revisione, in quanto, durante l’esercizio produttivo, nessun elemento di combustibile viene stoccato nella piscina di stoccaggio all’interno del perimetro di contenimento. La quantità di idrogeno prodotta unicamente mediante radiolisi è molto modesta, pertanto occorreranno sicuramente più di 60 giorni prima che la miscela
si infiammi. Il periodo disponibile per adottare le misure di gestione degli incidenti e ripristinare il raf14/20
freddamento delle piscine di stoccaggio è sufficiente per impedire un successivo prosciugamento e la
conseguente ossidazione delle guaine.
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4.4
Centrale nucleare di Mühleberg: miglioramenti necessari e attuazione
Fig.: piscina di stoccaggio (parte centrale sul retro) nella centrale nucleare di Mühleberg
Attuazione della misura di alimentazione esterna delle piscine di stoccaggio:
La centrale nucleare di Mühleberg ha richiesto l’installazione di due condotte per l’alimentazione esterna della piscina di stoccaggio.
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Il piano del gestore prevede la costruzione di un pozzo sulla Sarina, in modo tale che l’impianto disponga di un sistema alternativo di raffreddamento dei sistemi di sicurezza e ausiliari. Inoltre, è prevista la costruzione di un sistema supplementare per il raffreddamento delle piscine di stoccaggio e un
sistema aggiuntivo per l’ulteriore alimentazione della piscina di stoccaggio in caso di emergenza. È
pianificato anche un sistema di monitoraggio a prova d’incidente del livello di riempimento e della
temperatura delle piscine di stoccaggio.
Il sistema di alimentazione supplementare delle piscine di stoccaggio è stato realizzato nel 2012. Le
domande di approvazione per il restante riequipaggiamento sono state presentate entro il 30 giugno
2012, in modo che l’IFSN potesse esaminarle e valutarle complessivamente nel quadro della sua presa di posizione in materia di sicurezza relativamente all’esercizio a lungo termine della centrale nucleare di Mühleberg insieme agli altri riequipaggiamenti previsti.
Requisiti posti dall'IFSN in base alla verifica della protezione delle piscine di stoccaggio:
Requisito 1: entro il 31 agosto 2011 la centrale nucleare di Mühleberg deve presentare all’IFSN misure di riequipaggiamento del sistema di raffreddamento per il sistema di emergenza a prova di sismi,
piene e ostruzioni.
Requisito 2: entro il 31 agosto 2011 la centrale nucleare di Mühleberg deve presentare all’IFSN misure volte al potenziamento della resistenza dei sistemi di raffreddamento delle piscine di stoccaggio
(compresi i necessari sistemi ausiliari e di approvvigionamento) a sismi e piene.
Requisito 3: entro il 31 agosto 2011 la centrale nucleare di Mühleberg deve presentare all’IFSN misure che completano i provvedimenti interni all’impianto da adottare in caso di emergenza, allo scopo di
continuare ad alimentare e controllare la piscina di stoccaggio qualora si verifichi un guasto ai sistemi
di raffreddamento.
L’IFSN ha inoltre posto due ulteriori requisiti per il controllo della progettazione delle piscine di stoccaggio, degli edifici che le ospitano e dei sistemi di raffreddamento.
Requisito 4: entro il 31 marzo 2012 la centrale nucleare di Mühleberg deve, in conformità ai criteri
procedurali fissati nella decisione dell’IFSN del 1° aprile 2011, controllare la progettazione delle piscine di stoccaggio, degli edifici che le ospitano e dei sistemi di raffreddamento.
Requisito 5: entro il 31 marzo 2012 la centrale nucleare di Mühleberg deve valutare la protezione da
deflagrazioni ed esplosioni di idrogeno per tutte le piscine di stoccaggio nell’area corrispondente e
presentare all'IFSN un rapporto in materia.
Spiegazioni relative all’attuazione dei requisiti:
Il 31 agosto 2011 la centrale nucleare di Mühleberg ha presentato, nel rispetto delle scadenze, tre
rapporti che illustrano le misure pianificate di potenziamento della resistenza. Esse riguardano
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la costruzione di un pozzo sulla Sarina
un sistema supplementare a sospensione per il raffreddamento delle piscine di stoccaggio
un sistema di alimentazione supplementare delle piscine di stoccaggio
il riequipaggiamento con una strumentazione a prova d’incidente per il monitoraggio del livello
di riempimento e della temperatura della piscina di stoccaggio.
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Il riequipaggiamento con il sistema di alimentazione supplementare delle piscine di stoccaggio è stato
terminato nel 2012. L’attuazione delle ulteriori misure deve essere conclusa circa tre anni dopo
l’approvazione delle necessarie richieste.
L’IFSN ha esaminato la documentazione presentata dalla centrale nucleare ed è giunto alla conclusione che i requisiti da 1 a 3 sono soddisfatti grazie alle misure previste di potenziamento della resistenza. Nella sua presa di posizione, l’IFSN ha aggiunto indicazioni supplementari di cui occorre tenere conto al momento della presentazione della domanda di approvazione nelle tappe successive della
procedura.
L’IFSN ha giudicato adeguato il calendario di attuazione delle misure di potenziamento della resistenza e invitato la centrale nucleare di Mühleberg a presentare le domande di approvazione per:
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l’ampliamento della strumentazione delle piscine di stoccaggio conformemente alla procedura
pianificata dalla centrale nucleare di Mühleberg entro fine marzo 2012;
il riequipaggiamento con un sistema di raffreddamento del sistema di emergenza a prova di
sismi, piene e ostruzioni e con un sistema supplementare a sospensione per il raffreddamento
delle piscine di stoccaggio entro fine giugno.
L’IFSN ha valutato la documentazione presentata nel quadro della presa di posizione dal punto di
vista della sicurezza sull’esercizio a lungo termine della centrale nucleare di Mühleberg e degli altri
riequipaggiamenti previsti.
In considerazione del requisito seguente, l’IFSN ha approvato la messa in esercizio del nuovo sistema
di alimentazione supplementare della piscina di stoccaggio: la centrale nucleare di Mühleberg doveva
presentare, entro il 31 dicembre 2012, tutta la documentazione finale all’esperto competente per la
presa di posizione definitiva.
L’approvazione della messa in esercizio del nuovo sistema di alimentazione supplementare della piscina di stoccaggio consente di soddisfare il requisito concernente l’installazione di due condotte fisicamente separate per l’alimentazione esterna delle piscine di stoccaggio e il requisito 3, punto 1.
Dall’esame in corso della protezione della piscina di stoccaggio dagli effetti di una piena o di un sisma
avente probabilità di verificarsi una volta ogni 10 000 anni è emerso che tale piscina gode di sufficiente protezione e dispone di riserve di dimensionamento. In particolare è stato dimostrato che l’integrità
delle piscine di stoccaggio è garantita qualora si verifichi un terremoto avente probabilità di verificarsi
una volta ogni 10 000 anni.
Dopo aver valutato la dimostrazione della resistenza ai sismi fornita dalla centrale nucleare di Mühleberg, l’IFSN ha posto un ulteriore requisito: il gestore deve dimostrare che, qualora si presentasse un
sisma ogni 10 000 anni, può essere esclusa l’eventualità di un sollevamento e uno spostamento laterale degli elementi di combustibile. La prova doveva essere presentata all’IFSN entro il 31 dicembre
2012. L’IFSN ha opportunamente verificato questo punto. Il peso degli elementi di combustibile impedisce il sollevamento e lo spostamento laterale degli stessi in caso di terremoto avente probabilità di
verificarsi una volta ogni 10 000 anni. La forza di gravità che agisce sugli elementi di combustibile è
superiore alle forze verticali che si creano con la spinta termoidraulica e l’accelerazione del sisma.
Nel quadro di un’ulteriore decisione, la centrale nucleare è stata chiamata ad analizzare la problematica dell’idrogeno nell’area delle piscine di stoccaggio. Per determinare la causa della formazione di
idrogeno sono state esaminate la radiolisi e la reazione dello zirconio con il vapore acqueo in uno
scenario di incidente grave. Dall’analisi è emerso che, in caso di guasto totale, di intensità superiore
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rispetto a quella prevista in sede di progettazione,del sistema di raffreddamento nel bacino esterno di
stoccaggio, si possono escludere con certezza deflagrazioni o esplosioni dovute alla formazione di
idrogeno nel corso dei primi tre giorni. La quantità di idrogeno prodotta mediante radiolisi è molto modesta, pertanto, dal punto di vista puramente matematico, occorrono 266 giorni prima che la miscela si
infiammi. Il periodo disponibile per adottare le misure di gestione degli incidenti volte a ripristinare il
raffreddamento delle piscine di stoccaggio è sufficiente per impedire un successivo stoccaggio a secco e la conseguente ossidazione delle guaine.
La centrale nucleare di Mühleberg deve attuare la realizzazione di un sistema supplementare di raffreddamento indipendente dall’Aar come pure il riequipaggiamento di un sistema di raffreddamento
della piscina di stoccaggio a prova di sisma e di un sistema supplementare per il dissipamento del
calore residuo entro la fine della revisione nel 2017. Il 30 giugno 2013 la centrale nucleare di Mühleberg ha presentato, nel rispetto delle scadenze, il calendario di attuazione. Il riequipaggiamento con
un sistema di raffreddamento della piscina di stoccaggio a prova di sismi e piene è previsto entro la
fine del 2013, in conformità al requisito formulato dall’IFSN nella sua presa di posizione concernente
l’esercizio a lungo termine. L’ampliamento della strumentazione della piscina di stoccaggio deve essere realizzato entro il 31 dicembre 2013.
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5.
Conclusioni
L’IFSN ha analizzato in maniera dettagliata gli eventi verificatisi nella centrale nucleare di FukushimaDaiichi e alla fine di ottobre 2011 ha presentato le conclusioni cui si è giunti (“Lessons learned”). Per
individuare il potenziale di ottimizzazione, l’IFSN ha messo a punto 37 punti di verifica. Le verifiche
necessarie e le misure che ne derivano sono state riassunte, in base alla loro importanza e urgenza,
in un piano d’azione pubblicato e presentato al pubblico per la prima volta a fine febbraio 2012. Alcune
delle misure legate agli insegnamenti tratti sono nel frattempo già state applicate oppure sono in fase
di realizzazione. Con il rapporto nazionale svizzero sul test di resistenza dell’UE alla fine del 2011 si
sono aggiunti altri otto spunti che sono stati integrati in via supplementare nel piano d’azione Fukushima. Il piano d’azione è diventato efficace nel 2012 e copre un periodo di quattro anni. Viene aggiornato a ritmo annuale ed è pubblicato sul sito Internet dell’IFSN.
I piani d’azione sono tesi a garantire la trasparenza, dalla fase di elaborazione dei punti individuati fino
a quella di attuazione. Costituiscono inoltre uno strumento per la pianificazione della vigilanza e di
valutazione dei nuovi insegnamenti tratti dall’incidente di Fukushima. Inoltre, nel quadro del suo rapporto annuale, l’IFSN informa regolarmente sullo stato di avanzamento dei lavori. All’occorrenza, il
pubblico può essere informato in maniera mirata su temi specifici.
Dopo aver minuziosamente analizzato l’incidente al reattore della centrale nucleare di FukushimaDaiichi, l’IFSN ha disposto la verifica dal punto di vista della sicurezza del deposito intermedio degli
elementi di combustibile e delle piscine di stoccaggio nelle centrali nucleari svizzere. Tale procedura è
disciplinata dalla legge sull’energia nucleare. È inoltre stata condotta una verifica supplementare indipendente nel quadro del test di resistenza dell’Unione europea.
I risultati delle verifiche condotte dall’IFSN hanno confermato che le centrali nucleari svizzere presentano un elevato livello di sicurezza da effetti di sismi e piene e dalla combinazione di entrambi i fenomeni. Nelle centrali nucleari sono stati adottati adeguati provvedimenti per evitare la perdita
dell’alimentazione di elettricità e l’evacuazione del calore (raffreddamento degli elementi di combustibile sia durante l’esercizio sia dopo una disattivazione). Agli incidenti analizzati è possibile fare fronte.
Le funzioni di sicurezza sancite dalla legge, come il raffreddamento degli elementi di combustibile,
sono rispettate. Nell’ottica di un ulteriore miglioramento della sicurezza, l’IFSN ha tuttavia posto una
serie di requisiti in materia di riequipaggiamento, per esempio un meccanismo di evacuazione del
calore resistente ai sismi strutturato in maniera diversificata. Nel quadro della sua vigilanza permanente, l’IFSN sorveglia l’attuazione dei requisiti nelle centrali nucleari.
In conclusione si può affermare che, poco dopo l’incidente di Fukushima, l’Autorità di vigilanza IFSN
ha già disposto un controllo della sicurezza delle piscine di decadimento e di stoccaggio, nel frattempo
operato dai gestori delle centrali nucleari. Le misure di miglioramento che ne derivano sono già state
attuate in Svizzera oppure sono in fase di realizzazione.
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