UN PROGETTO FATTIBILE PER LO SMALTIMENTO DEI RIFIUTI RADIOATTIVI. di Federico Laurenzi *

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1 UN PROGETTO FATTIBILE PER LO SMALTIMENTO DEI RIFIUTI RADIOATTIVI di Federico Laurenzi * In una tesi svolta presso il Dipartimento di Ingegneria strutturale e geotecnica dell Università La Sapienza di Roma, in collaborazione con l Enea, di cui presentiamo i contenuti principali, è stata affrontata la problematica dello smaltimento dei rifiuti radioattivi. Il lavoro si occupa inizialmente della progettazione concettuale e successivamente dell analisi di fattibilità strutturale del deposito stesso. In questo caso sono stati verificati gli stati limite ultimi di esercizio e i danni relativi a carichi permanenti (pesi propri e azioni indotte dal terreno) e variabili (sovraccarichi ed azione sismica) ed altrettanti ulteriori accertamenti di robustezza nei confronti di azioni accidentali (intrusione mediante perforazione, intrusione mediante escavazione e intrusione mediante esplosione nel terreno circostante). This article provides the results of a final dissertation discussed at the Structural Engineering and geotechnical department of the University of Rome La Sapienza, in cooperation with Enea, and tackling the problem of radioactive waste disposal. First, the work deals with conceptual planning and then with the analysis of structural feasibility of the disposal deposit. Once checks concerning the limits of building bearableness and potential permanent and/or unpredictable charges as well as the resistance to potential accidental actions have been carried out, the researcher has come to the conclusion that the solution proposed is suitable, realistic and can be implemented in a simple and convenient way. In questo articolo vengono presentate le linee guida della tesi di laurea Soluzione ingegneristica per lo smaltimento dei rifiuti radioattivi a bassa e media attività: progetto concettuale e fatti- * Ingegnere per l Ambiente e il Territorio - Difesa del Suolo SILVÆ 105

2 bilità strutturale. La tesi svolta presso il Dipartimento di Ingegneria strutturale e geotecnica dell Università degli Studi di Roma La Sapienza, in collaborazione con l ENEA, ha affrontato la problematica dello smaltimento dei rifiuti radioattivi dal punto di vista strutturale, evidenziandone gli aspetti progettuali maggiormente significativi e definendone le richieste prestazionali al fine di fornire una realistica rappresentazione di tale problema tecnico. Nella tesi ci si è occupati per prima cosa della progettazione concettuale di sistema del deposito e della descrizione della sua struttura e dei suoi componenti. Successivamente si è affrontata l analisi di fattibilità strutturale del deposito stesso per cui sono state eseguite verifiche nei riguardi degli stati limite ultimi di esercizio e di danno relative a carichi permanenti (pesi propri e azioni indotte dal terreno) e variabili (sovraccarichi ed azione sismica) ed altrettante ulteriori verifiche di robustezza nei confronti di azioni accidentali (intrusione mediante perforazione, intrusione mediante escavazione e intrusione mediante esplosione nel terreno circostante). La gestione dei rifiuti radioattivi Lo smaltimento finale dei rifiuti radioattivi avviene mediante il loro trasferimento in forma condizionata in adeguate strutture di deposito definitivo, capaci di garantirne il completo isolamento almeno finché ad essi è associata un emissione radioattiva nociva per l uomo e l ambiente. Quando i rifiuti condizionati vengono depositati in un sistema di smaltimento definitivo, il loro isolamento dalla biosfera deve essere assicurato per tutto il periodo in cui dura la loro pericolosità. I principi fondamentali per la gestione dei rifiuti radioattivi possono essere condensati nei due seguenti obiettivi: 1) protezione delle presenti e delle future generazioni da esposizione alle radiazioni; 2) protezione delle presenti e future generazioni dal riciclo nella biosfera di radionuclidi. A tale riguardo nella gestione dei rifiuti radioattivi possono, quindi, individuarsi due approcci fondamentali: Dividi, Diluisci e Disperdi (DDD) (si ricorre a questo tipo di ap- 106 SILVÆ

3 Figura 1 proccio solo in casi limitati ed esso consiste nella restituzione all ambiente dei rifiuti contenenti radionuclidi in quantitativi inferiori ai limiti di protezione radiologica permessi); Confina, Concentra e Consolida (CCC) (costituisce il principio guida e si basa sul confinamento di quei rifiuti che contengono significanti quantitativi di radionuclidi). Quest ultimo approccio è perseguito in modo ottimale attraverso l applicazione del concetto multibarriera. Il sistema multibarriera è costituito, infatti, da un insieme di barriere di tipo fisico e chimico, poste in serie tra il rifiuto radioattivo e l ambiente esterno, in modo ridondante, per assicurare l immobilizzazione dei radionuclidi a fronte di un loro possibile trasporto nella biosfera ovvero per impedire la diffusione degli isotopi radioattivi verso l esterno del deposito. La prima di queste barriere è costituita dallo stesso manufatto di condizionamento; barriere addizionali dovranno essere fornite dal deposito stesso, e saranno di tipo artificiale o naturale, o una combinazione delle due. Le barriere, sia artificiali che naturali, adempiono i seguenti compiti: fungere da schermo nei confronti delle radiazioni emesse dai rifiuti; SILVÆ 107

4 Figura 2 impedire o ritardare la migrazione dei radionuclidi, in modo da garantire che essi non raggiungano la biosfera prima che essi siano completamente decaduti. La tendenza generale, nei depositi per i rifiuti radioattivi a media e bassa attività, in paesi con climi non estremi, è quella di realizzare sistemi di contenimento della radioattività utilizzando le seguenti barriere : Figura SILVÆ

5 Figura 4 la matrice di condizionamento (inglobamento dei radionuclidi in una matrice solida e inserimento in un involucro, generalmente un fusto metallico) (Fig. 2) l eventuale materiale di riempimento (backfilling) (Fig. 3) le strutture in calcestruzzo delle unità di deposito (Fig. 4) sistemi di raccolta e drenaggio delle acque (Fig. 5) le difese naturali del sito (Fig. 6) Il deposito superficiale di tipo ingegneristico La proposta di deposito per i rifiuti radioattivi analizzata nella tesi ha riguardato il progetto concettuale del deposito di superficie, che consiste in una valutazione tecnica, economica e di sicurezza delle varie opzioni; in questa fase, infatti, non è necessario che sia avvenuta la scelta SILVÆ 109

6 Figura 5 Figura SILVÆ

7 del sito. Il progetto concettuale, quindi, valuta la possibilità di realizzazione del deposito e la possibilità di acquisire gli obiettivi desiderati. In tale ottica è necessaria un analisi di sensibilità sulla validità dei sistemi contenuti nel progetto concettuale dell impianto, variando le assunzioni sulle condizioni ambientali e sulle caratteristiche dei rifiuti, al fine di identificare le informazioni che devono essere ottenute dalla caratterizzazione del sito. Nel progetto concettuale, inoltre, deve essere dimostrato che il sistema è abbastanza sicuro per proteggere la popolazione da eventi avversi dovuti ai rifiuti immagazzinati. Pertanto i dati di progetto fondamentali sono gli obiettivi da perseguire derivanti dai criteri di sicurezza e dagli standard relativi alla protezione sanitaria e al rispetto dell ambiente naturale. Gli obiettivi da perseguire stabiliti per l impianto definiranno il progetto del sistema di smaltimento. Poiché il progetto dovrà assicurare la protezione dei lavoratori e della popolazione durante l esercizio, e durante e dopo il periodo di controllo istituzionale, gli obiettivi richiesti sono strettamente legati all aspetto di sicurezza. In particolare il progetto delle barriere ingegneristiche è molto importante per l intero progetto dell impianto di smaltimento. Pertanto, le proprietà attese per queste barriere devono essere definite nel contesto dei requisiti generali, in modo tale che possano essere forniti alcuni riferimenti quantitativi per la valutazione della loro efficacia in fase preventiva. I principali aspetti, riguardanti la chiusura e il periodo successivo ad essa, che devono essere considerati nel progetto del sistema di smaltimento sono i seguenti: stabilità per tutto il periodo di vita; resistenza al terremoto; resistenza all erosione; minimizzazione dell infiltrazione delle acque e controllo delle acque infiltrate; diversione delle acque dal sistema di drenaggio e loro controllo; documentazione e informatizzazione, specialmente dei dati sulla radioattività totale e sulla sua distribuzione; barriere anti-intrusione; SILVÆ 111

8 smantellamento degli impianti ausiliari. Quindi il progetto concettuale e di sistema, nella fase del programma diretto alla realizzazione di questo tipo di installazione, in via propedeutica richiede: l individuazione di una opzione tecnica e di criteri di gestione del deposito adeguati allo smaltimento in sicurezza dei rifiuti a bassa attività risultanti dall inventario nazionale; l impatto che le strutture tecniche proposte hanno con l ambiente esterno, sia nel senso fisico (in particolare geotecnico) che in quello radioprotezionistico. La definizione del primo aspetto comporta la scelta della tipologia e della tecnica di deposito e l identificazione delle fasi di vita del deposito, mentre la definizione del secondo implica l individuazione di alcuni requisiti di base del terreno e quindi concorre alla scelta del sito. Sulla scorta di quanto detto il progetto concettuale può essere definito, quindi, come il documento che individua le scelte tecniche ed operative di base e caratterizza il sistema che implementa tali scelte. Per la rilevanza che tali scelte di base hanno sulla fase successiva della progettazione e sull analisi di sicurezza, nonché per le implicazioni che le soluzioni tecniche e di sicurezza proposte, potrebbero avere in maniera di accettabilità sociale del deposito, il progetto concettuale di sistema viene quindi sottoposto all attenzione dell organo di controllo (APAT, in Italia), allo scopo di ottenere una valutazione preventiva e preliminare delle scelte di base per lo smaltimento in sicurezza dei rifiuti radioattivi a bassa e media attività operati dal progettista. Per quanto riguarda il dimensionamento strutturale delle unità di deposito i calcoli presentati nel progetto concettuale sono destinati ad essere aggiornati alla luce delle caratteristiche del sito, in particolare di quelle geomorfologiche, idrogeologiche e sismiche. Viene qui presentata la tecnica e la modalità per la messa a dimora dei rifiuti radioattivi a media e bassa attività, e vengono illustrate le modalità per lo sviluppo del progetto concettuale di deposito definitivo, con un grado di approfondimento sufficiente a definire il dimensionamento fisico e strutturale e le operazioni di impianto. A tale proposito sono state prese in considerazione le normative italiane laddove esi- 112 SILVÆ

9 stenti, mentre si è fatto riferimento alle indicazioni o raccomandazioni delle organizzazioni internazionali nei casi in cui non esiste una specifica normativa nazionale. La soluzione tecnica, adottata per la proposta realizzativa in questione, è quella del deposito superficiale di tipo ingegneristico, che, nello specifico, comporta la sistemazione dei rifiuti condizionati in speciali contenitori in calcestruzzo armato di forma cubica (detti moduli). All interno di essi viene calato il riempimento: il modulo costituisce un unità compatta nella quale si realizza una doppia barriera; i moduli a loro volta sono disposti nelle celle su più strati; le celle sono infine chiuse sigillate ed impermeabilizzate (Figg. 2-4). Per lo sviluppo del progetto concettuale e di sistema di tale deposito sono state fatte le seguenti assunzioni: i rifiuti radioattivi saranno posti a dimora nel deposito definitivo, dopo appropriato condizionamento o immobilizzazione in forma di solido stabile, ed in appropriato contenitore idoneo allo smaltimento definitivo secondo i criteri stabiliti dalla guida tecnica 26 ENEA/disp.; la messa a dimora dei rifiuti radioattivi avverrà in modo che non sia preclusa la reversibilità del deposito; il periodo di custodia (controllo istituzionale) si protrae fino a quando sarà possibile rilasciare il sito senza restrizioni d uso. Nel progetto concettuale del centro di smaltimento vanno considerate due zone distinte, al fine della protezione del personale: una zona recintata ad accesso limitato e una zona amministrativa ad accesso illimitato. La prima zona può essere suddivisa in due differenti aree: una parte minore è la zona operativa, ove avvengono ricevimento, confezionamento, ricoprimento, condizionamento aggiuntivo, decontaminazione, deposito provvisorio (area logistica e tecnologica); una parte più grande è destinata allo smaltimento dei manufatti (area deposito). La zona ad accesso illimitato comprende in particolare gli edifici amministrativi ed il centro di accoglienza. In entrambe le zone si trovano impianti ausiliari (Fig. 7). SILVÆ 113

10 Figura 7 Nell illustrazione della Fig. 7 possono essere individuate le seguenti aree: Area logistica: in quest area vengono ispezionati i mezzi di trasporto e i contenitori. Vengono effettuati un esame visivo e controlli casuali. Area tecnologica: in quest area vengono eseguite le operazioni di compattazione o di incenerimento per ridurre il volume dei rifiuti. Area deposito: in quest area vengono eseguite le operazioni di smaltimento che comprendono la movimentazione dei manufatti ed il loro stoccaggio nelle strutture di deposito. Essa quindi comprende i sistemi multibarriera recedentemente citati (da Fig. 2 a Fig. 6). Sulla base dei criteri generali e delle scelte di progetto concettuale viene qui di seguito presentato un dimensionamento di massima dell unità di deposito delle dimensioni interne: altezza 6,00 m, lunghezza 36,00 m e larghezza 12,00 m, atto a contenere 324 moduli della capacità ciascuno di 5 m 3 (lato 1,71 m). 114 SILVÆ

11 La sicurezza e le prestazioni dell unità di deposito sono state valutate in relazione sia agli stati limite ultimi che d esercizio così come previsto nell ex-testo Unico Norme tecniche per la costruzione. La determinazione delle sollecitazioni agenti sugli elementi strutturali, necessaria per svolgere le verifiche agli stati limite, è stata ottenuta attraverso una modellazione agli elementi finiti realizzata attraverso il programma SAP2000 Nonlinerar ver Da quanto sopra descritto si comprende come in tale modellazione i muri e le solette siano rappresentate da piastre collocate sull asse, e come la connessione tra gli elementi dei muri e delle solette sia presa in considerazione attraverso la definizione di elementi, caratterizzati da un valore di rigidezza opportunamente determinato e maggiore di quello del calcestruzzo (Fig. 8). I vincoli della struttura sono rappresentati dai vincoli imposti agli elementi shell della platea. Infatti ai nodi della platea sono applicati vincoli che impediscono la traslazione nel piano della platea stessa (XY) e molle verticali di rigidezza pari a 1000 t/m, equivalente ad una rigidez- Figura 8 SILVÆ 115

12 za totale pari a t/m per l intera platea. Come prima soluzione progettuale sono stati considerati elementi in calcestruzzo di spessore di 1,2 m e 0,6 m rispettivamente per le solette ed i muri. Nell analisi sono stati tracciati gli andamenti delle forze normali (N 11 e N 22 ) e delle forze di taglio nel piano (N 12 ), dei momenti flettenti (M 11 e M 22 ) e di momenti torcenti nel piano (M 12 ): sollecitazioni che agiscono sulle quattro piastre che compongono la struttura, nella condizione di carico relativa ai carichi permanenti. Le unità di misura sono rispettivamente N e Nm. (ad esempio per la copertura Figg. da 9 a 14). Dalle analisi svolte si può osservare che: per la platea e la copertura, la sollecitazione maggiore deriva dai momenti flettenti M 11 ed M 22, ed i momenti presentano un massimo localizzato in un area ristretta attorno al punto centrale della piastra. Sempre dagli andamenti dei momenti flettenti, si osserva come la platea sia soggetta essenzialmente ad una pressione rovescia, che tende le fibre superiori, mentre per la copertura risultano tese le fibre inferiori. Per entrambe le piastre il grado di vincolo offerto dalle pareti è assimilabile a quello di un incastro; per le pareti, accanto alla sollecitazione dovuta ai momenti M 11 ed M 22, provocata dalla pressione delle terre, sussiste anche una sollecitazione di compressione non trascurabile dovuta alle forze normali N 22 provocate dal peso della copertura e del terreno sopra la Figura 9 - Copertura, Andamento della forza normale lungo X (F 11 ) 116 SILVÆ

13 Figura 10 - Copertura, Andamento della forza normale lungo Y (F 22 ) Figura 11 - Copertura, Andamento della forza di taglio nel piano XY (F 12 ) Figura 12 - Copertura, Andamento del momento flettente lungo X (M 11 ) SILVÆ 117

14 Un progetto fattibile per lo smaltimento dei rifiuti radioattivi Figura 13 - Copertura, Andamento del momento flettente lungo Y (M22) Figura 14 - Copertura, Andamento del momento torcente nel piano XY (M12) copertura. In questo caso i momenti più rilevanti si presentano in corrispondenza della base. Per ridurre i momenti flettenti, agenti in copertura e sulla platea, ed operare in tal modo una redistribuzione delle sollecitazioni su tali elementi, si è deciso di prendere in considerazione una diversa soluzione progettuale introducendo nella struttura dei setti dello spessore di 0,2 m, in modo tale da dividere l unità di deposito in tre celle contigue. I benefici in termini di minore sollecitazione flessionale, rispetto al caso precedente sulla copertura e sulla platea, possono essere osservate nelle figure in cui vengono riportati gli andamenti dei momenti flessionali M11 e M22 che agiscono su tali elementi, sempre 118 SILVÆ

15 Un progetto fattibile per lo smaltimento dei rifiuti radioattivi nella condizione di carico relativa ai carichi permanenti. Si noti in particolare il comportamento a piastra della copertura e della platea relativamente alle tre celle di deposito (Figg. da 15 a 18). Le verifiche agli stati limite sono state realizzate in riferimento a quest ultima soluzione progettuale, facendo riferimento ad un calcestruzzo di classe di resistenza media, pari ad un Rck55, e ad un acciaio di classe FeB44k. Tutte le piastre che compongono l unità di deposito sono state armate con una rete di barre orizzontali sia all estradosso che all intradosso della piastra stessa. Considerando una sezione larga 1 m: per quanto riguarda la copertura della platea, l area complessiva delle barre orizzontali, presenti sia all estradosso che all intradosso dell elemento, è Figura 15 - Copertura, Andamento del momento flettente lungo X (M11) Figura 16 - Copertura, Andamento del momento flettente lungo Y (M22) SILVÆ 119

16 Un progetto fattibile per lo smaltimento dei rifiuti radioattivi Figura 17 - Platea di fondazione, andamento del momento flettente lungo X (M11) Figura 18 - Platea di fondazione, andamento del momento flettente lungo Y (M22) di 24 cm2 (12F16 interasse 15 cm disposti su due file sovrapposte, considerando un copriferro di 5 cm) mentre per le pareti e per i setti tale area è rispettivamente pari a 19 cm2 (6F20 interasse 15 cm, copriferro 5 cm) e 7 cm2 (6F12 interasse 15 cm, copriferro 5 cm). Le verifiche agli stati limite d esercizio e di danno risultano soddisfatte. Nei riguardi dello stato limite d esercizio e di danno sono state condotte, oltre alle verifiche tensionali, anche verifiche relative alla fessurazione. Nei riguardi dello stato limite d esercizio e di danno non si riscontrano quadri fessurati, mentre agli stati limite di danno le fessure risultano contenute a valori inferiorial mm e che dunque risultano accettabili. Per la valutazione del comportamento all azione d intrusione me- 120 SILVÆ

17 diante perforazione è stato applicato un criterio basato su una correlazione tra l energia del proiettile, considerato un corpo rigido, e la resistenza di una parete in calcestruzzo. Il proiettile è la testa del martello. Si è analizzata la possibilità pratica che il martello demolitore sia in grado di perforare la copertura della struttura, dello spessore pari a 1,2 m. Per una roccia, il lavoro di demolizione consiste nella frantumazione del materiale, nella formazione di fori, e nel far propagare le cricche tra foro e foro. In una soletta di calcestruzzo fortemente armata, possiamo ritenere che la demolizione proceda principalmente attraverso la frantumazione ed il traforo del materiale, ma la propagazione delle cricche sia arrestatal, o almeno ridotta dall armatura. Con questa premessa è stato analizzato in modo specifico il lavoro richiesto per creare una apertura nella soletta, mediante frantumazione del materiale. Il martello demolitore considerato ha un energia massima per colpo che è pari a 4000 Joule, mediante la quale, a seconda dell utensile, può essere movimentata una massa di 150 kg, ad una velocità di impatto pari a 7,3 m/s, oppure una massa minore, di 100 kg, alla velocità di 8,94 m/s. È stata considerata la copertura e sono state applicate formule ricorrenti circa la penetrazione di solette in calcestruzzo in genere, ad opera di utensili indeformabili. La presenza di armatura è stata messa in conto implicitamente, assumendo che il lavoro non sia accelerato dalla propagazione di cricche attorno al foro. Il volume del detrito ottenuto dall analisi è pari a circa mm 3 (Fig. 19). Figura 19 SILVÆ 121

18 Figura 20 Per perforare la soletta, occorre realizzare una demolizione di dimensioni opportune, ad esempio secondo una forma classica come il profilo di scavo della Fig. 20. Il volume minimo da scavare è attorno a 1 m 3. Se la strategia di attacco fosse quella di produrre detriti non più grandi di mm 3, l operazione richiederebbe circa colpi, ammettendo una piena efficienza di ogni colpo. Si possono effettivamente disegnare strategie di attacco più efficienti, anche contando sul fatto che la propagazione delle cricche possa ridurre sostanzialmente l operazione. Esse comportano comunque qualche decina di migliaia di colpi. Possiamo ritenere, così, che per realizzare la demolizione in figura, con una frequenza di colpi pari a 200 per minuto, siano richieste durate dell ordine di qualche ora. Ove si volesse portare a termine una tale operazione, essa non si potrebbe configurare come intrusione occasio- Figura SILVÆ

19 nale, prodotto di una operazione corrente di cantiere, ma sarebbe un intervento deliberato. Per un terreno incoerente, od una roccia coerente, la forma della zolla estratta nasce dal seguente schema di forze, desunto da Savely, che ha compiuto una profonda analisi sperimentale. La forma e le dimensioni della draga (shoe worn) non sono critici nel calcolo (Fig. 21). La forma della scaglia è definita dall equilibrio all azione orizzontale, e dall equilibrio all azione verticale. La resistenza al distacco di una scaglia di calcestruzzo armato è data dallo schema della Fig. 22. L armatura disponibile all estradosso della soletta è pari a: As = 6F16/m È agevole controllare che, ove la draga interferisca con l armatura, questa da sola, senza il contributo del calcestruzzo, è in grado di resistere all azione di trascinamento T, che ricordiamo essere pari a 28 t, comunque sia corta la dimensione L. Pertanto la macchina non è in grado di avanzare. Figura 22 SILVÆ 123

20 Per quanto finora osservato, quindi, possiamo concludere che anche le macchine più potenti della categoria non sono adatte alla demolizione di una soletta fortemente armata. L operazione, infatti, richiederebbe il taglio sistematico delle armature, e non potrebbe configurarsi come operazione fortuita di cantiere. Per valutare l effetto di una esplosione nel terreno circostante sulla cella di deposito si è scelto di analizzare il comportamento della sola parete della cella di deposito, poiché essa risulta l elemento strutturale della cella maggiormente sollecitato dall azione dell esplosione. Per fare questo è stato quindi necessario mettere a punto un modello della parete del deposito che preveda una schematizzazione della parete con un oscillatore elementare costituito dai seguenti elementi: una massa pari a quella della parete, ovvero di massa 108 kg; uno smorzatore viscoso caratterizzato da una costante c tale che in fase elastica si abbia una x del 5%; una molla a comportamento elasto-plastico il cui legame costitutivo è stato caratterizzato analizzando il comportamento a plasticizzazione della parete (Fig. 23). Per valutare tale comportamento in un modello locale di parete è stato necessario modellare la parete stessa con il programma agli elementi finiti SAP2000 Nonlinerar ver La modellazione al SAP2000 ha richiesto di vincolare i nodi dei bordi della parete con vincoli che impedissero la traslazione nelle tre direzioni e molle rotazionali di rigidezza opportuna. La rigidezza delle molle rotazionali è stata determinata imponendo Figura SILVÆ

21 che lo spostamento del centro della parete sotto l azione di una pressione uniformemente distribuita di 81 t/m 2, pari alla massima pressione trasmessa alla struttura dall esplosione, sia lo stesso, sia per il modello locale di parete, per quello dell intera struttura. Si è giunti così a determinare, per le molle rotazionali, una rigidezza pari a N/m. Con un modello così costituito, il comportamento a plasticizzazione della parete è stato valutato per step di carico, andando ad individuare per ogni incremento del carico uniformemente distribuito quali shell, che costituivano la parete, giungessero a plasticizzazione. A tali shell, poiché plasticizzati, per lo step successivo, veniva assegnato un modulo di elasticità quasi nullo. Per la definizione del legame costitutivo elasto-plastico della parete, ad ogni step venivano determinate altresì la forza totale agente sulla parete e lo spostamento del suo centro. Seguendo tale procedura si è ottenuto il seguente legame costitutivo per la molla (Fig. 24). Figura 24 SILVÆ 125

22 Il legame costitutivo modellato con il SAP2000 è stato schematizzato con una curva bilatera, ovvero con un legame costitutivo elastico perfettamente plastico, con una rigidezza elastica pari a t/m. Nel calcolo teorico del comportamento locale della parete, modellato con un oscillatore elementare, nella condizione di carico definita da un impulso di pressione caratterizzato da un picco pari ad 81 t/m 2,si assume, come eccitazione, un transitorio di pressione pari a quello agente uniformemente sulla parete stessa. La valutazione, quindi, del comportamento della parete, sotto tale azione, è stata ottenuta per via analitica, considerando la risposta di un oscillatore elementare sottoposto ad una forzante di tipo sinusoidale. Per tenere conto del comportamento elasto-plastico della parete, una volta che l oscillatore abbia raggiunto le condizioni di plasticizzazione, si assumono queste ultime come condizioni iniziali per la valutazione del comportamento plastico dell oscillatore, determinando altresì lo spostamento massimo di plasticizzazione della parete così modellata. L andamento nel tempo dello spostamento dell oscillatore è riportato nella Fig. 25. Figura SILVÆ

23 Per valutare l effetto dell impatto di un aeromobile sul deposito, è stato fatto riferimento al modello locale di parete, già precedentemente definito nella valutazione del comportamento del deposito, sotto l azione di un esplosione nel terreno circostante. In questo caso però l oscillatore elementare non sarà soggetto ad una forzante; infatti, poiché supposto anaelastico, l impatto dell aeromobile agirà sulla parete facendo aumentare la massa della parete stessa e conferendogli una velocità iniziale pari a quella d impatto. Quindi, anche in questo caso la valutazione del comportamento della parete sotto tale azione è stata ottenuta per via analitica, considerando la risposta di un oscillatore elementare di massa pari alla somma di quella della parete e dell aeromobile, sollecitato da una velocità iniziale pari a quella d impatto dell aeromobile. L andamento nel tempo dello spostamento dell oscillatore è riportato nella Fig. 26. Tale spostamento è possibile ridurlo aumentando la forza resistente, ma soprattutto lo smorzamento in fase plastica rispetto a quello in fase elastica o la rigidezza elastica della parete. Figura 26 SILVÆ 127

24 Conclusione La tesi ha dimostrato che la soluzione dello smaltimento dei rifiuti radioattivi a media e bassa attività, effettuato tramite deposito superficiale di tipo ingegneristico, risulta: adatta per il confinamento dei radionuclidi dalla biosfera, poiché essa è caratterizzata da una sistematica ridondanza delle funzioni di difesa rispetto alle eventualità di dispersione nell ambiente del materiale stivato; realistica e realizzabile in modo semplice e conveniente, poiché essa è in grado di: a) garantire le prestazioni previste per le condizioni di esercizio ed in particolare di garantire la tenuta degli elementi strutturali, che, non fessurandosi, impediscono eventuali infiltrazioni d acqua all interno del deposito; b) resistere alle azioni sismiche pari a quelle più severe che si possono manifestare nel territorio italiano; c) resistere alle azioni intrusive accidentali. 128 SILVÆ