UNIVERSIT À DELLA CALABRIA Dipartimento di Fisica MASTER “FERDOS”

1. UNIVERSITÀ DELLA CALABRIADipartimento di Fisica MASTER “FERDOS” Formazione di Esperti in Radioprotezione e Dosimetria Modulo n. 9 Trasporto Materiale Radioattivo e Gestione Rifiuti Roberto Mezzanotte I parte: trasporto materiale radioattivo

2. Rischi intrinseci al trasporto delle materie radioattive: • Mancanza di predisposizioni presenti nelle installazioni • Rischi addizionali dovuti al movimento • Presenza della popolazione Attività necessaria: • 200.000/300.000 colli trasportati annualmente in Italia • circa 10 milioni di colli trasportati nel mondo

3. Carattere internazionale dell’attività di trasporto Raccomandazioni, norme e accordi internazionali attuati negli ordinamenti nazionali Problemi comuni al trasporto di tutte le merci pericolose

4. RACCOMANDAZIONI ONU Comuni a tutte le modalità di trasporto ADR RID IMO ICAO trasporto trasporto trasporto IATA stradale ferroviario marittimo trasporto aereo

5. CLASSIFICAZIONE DELLE SOSTANZE PERICOLOSE Classe 1 Materie e oggetti esplosivi Classe 2 Gas Classe 3 Liquidi infiammabili Classe 4.1 Solidi infiammabili Classe 4.2 Materie soggette ad accensione spontanea Classe 4.3 Materie che a contatto con l'acqua sviluppano gas infiammabili Classe 5.1 Materie comburenti Classe 5.2 Perossidi organici Classe 6.1 Materie tossiche Classe 6.2 Materie infettanti Classe 7 Materie radioattive Classe 8 Materie corrosive Classe 9 Materie e oggetti pericolosi diversi

6. Per la classe 7 le raccomandazioni ONU e le norme delle organizzazioni internazionali fanno riferimento alla • Regolamentazione dell’AIEA • (Agenzia Internazionale per l’Energia Atomica) • Prima regolamentazione emanata nel 1961 su incarico del Consiglio Economico e Sociale ONU (1959) • Edizioni successive - ultima nel 1996 (Regulations for the Safe Transport of Radioactive Material – Safety Standard Series No. ST-1) – Revisionata nel 2000 (TS-R-1)

7. Obiettivo della regolamentazione AIEA: protezione delle persone, dei beni e dell’ambiente attraverso: • confinamento del materiale radioattivo • controllo dei livelli di irraggiamento esterno • prevenzione della criticità • prevenzione dei danni causati dal calore • Strumenti operativi: • Limitazione del contenuto dei colli e dei mezzi di trasporto • Requisiti per la progettazione e la qualificazione degli imballaggi

8. TIPI DI COLLO • Collo esente (per quantità di radioattività limitate) • Collo di tipo A (per quantità di radioattività medie) • Collo di tipo B (B(U) e B(M) – quantità elevate) • Collo di tipo C (trasporto aereo di quantità elevate) • Colli industriali (per particolari tipi di materiale, tipicamente minerali e rifiuti: a bassa concentrazione di attività (LSA) e contaminati superficialmente (SCO) - 3 tipi di collo IP-1, IP-2 e IP-3)

9. LSA- lowspecific activity – tre gruppidi materiale: LSA-I, LSA-II e LSA-III, in ordine crescente di pericolosità SCO – surface contaminated objects – due gruppi di oggetti: SCO-I e SCO-II, in ordine crescente di contaminazione

10. DISTRIBUZIONE DEI DIVERSI TIPI DI COLLO(% colli trasportati in Italia)

11. LIMITAZIONE DEL CONTENUTO DEI COLLI

12. PARAMETRI PER L’INDIVIDUAZIONE DEL TIPO DI COLLO NECESSARIO: A1 e A2 • A1: attività massima di materiale radioattivo sotto forma speciale che può essere trasportata in un collo di tipo A • A2: attività massima di materiale radioattivo non sotto forma speciale che può essere trasportata in un collo di tipo A • Forma speciale: un materiale radioattivo solido che non si disperde o una sorgente sigillata (modello approvato dall’autorità competente)

14. DETERMINAZIONE DI A1 E A2 – Q SYSTEM (Safety Guide No. TS-G-1.1 (ST-2) APPROCCIO GENERALE - Individuazione di scenari - Caratterizzazione e modellazione degli scenari - Valutazione delle dosi connesse agli scenari per i singoli radionuclidi - Confronto con obiettivi radioprotezionistici primari predefiniti

15. SCENARIO Esposizione di individui a seguito di un incidente di trasporto con rottura dell’imballaggio Persone presenti a 1m dal collo per 30 min.

16. OBIETTIVI DI RADIOPROTEZIONE • Dose efficace  50 mSv • Dose equivalente alla pelle  500 mSv • Dose equivalente al cristallino  150 mSv

17. VIE DI ESPOSIZIONE • Esposizione esterna ad una sorgente • gamma emittente • Esposizione esterna ad una sorgente • beta emittente • Esposizione interna per inalazione • Esposizione per contaminazione pelle e • ingestione • Esposizione esterna per immersione nube

18. CALCOLO DI Q • Per ogni radionuclide: • calcolo della dose per ogni via di esposizione per un’attività unitaria • Q per la via di esposizione = attività unitaria x il rapporto tra il pertinente obiettivo radioprotezionistico e la dose calcolata

19. Per ogni radionuclide: • Esposizione esterna ad una sorgente • gamma emittente QA • Esposizione esterna ad una sorgente • beta emittente QB • Esposizione interna per inalazione QC • Esposizione per contaminazione pelle e • ingestione QD • Esposizione esterna per immersione nube QE

20. PER OGNI RADIONUCLIDE • A1 minore tra i valori QA e QB • A2 minore tra i valori A1, QC, QD e QE

21. MISCELE Miscele di radionuclidi noti: condizione per l’uso di imballaggi di tipo A • dove • B(i) è l'attività del radionuclide i come materiale radioattivo sotto forma speciale e A1(i) è il valore di A1 per il radionuclide i; e • C(j) è l'attività del radionuclide j diverso dal materiale radioattivo sotto forma speciale e A2(j) è il valore A2 per il radionuclide j.

22. VALORI BASE PER RADIONUCLIDI O MISCELE NON CONOSCIUTE

23. Stato fisicodei contenuti Strumento o articolo MaterialiLimiti per collo Limiti per pezzo Limiti per collo Solidi forma speciale 10-2A1 A1 10-3A1 altre forme 10-2A2 A2 10-3A2 Liquidi 10-3A2 10-1A2 10-4A2 Gas trizio 2x10-2A2 2x10-1A2 2x10-2A2 forma speciale 10-3A1 10-2A1 10-3A1 altre forme 10-3A2 10-2A2 10-3A2 LIMITI DI ATTIVITÁ PER COLLI ESENTI

24. COLLI DI TIPO B B(M): modello approvato da tutte le autorità competenti dei paesi interessati dal trasporto (multilaterale) B(U): modello approvato solo dall’autorità competente del paese di origine (unilaterale) Limiti di attività, radionuclidi trasportabili, forma chimica e stato fisico definiti dall’approvazione Limiti di attività per trasporto aereo • per materiale radioattivo a bassa dispersione: come da certificato di approvazione • per materiale radioattivo in forma speciale: minore tra 3000 A1 e 100000 A2 • per tutti gli altri materiali: 3000 A2

25. materiale radioattivo in forma speciale: sia il materiale radioattivo solido che non si disperde, sia una capsula sigillata contenente materiale radioattivo. materiale radioattivo a bassa dispersione:sia un materiale radioattivo solido, sia un materiale radioattivo solido in una capsula sigillata, che presenta una limitata dispersività e non è in forma di polvere. Entrambi debbono essere approvati dall’autorità competente

26. COLLO DI TIPO C Per trasporto aereo Limiti di attività, radionuclidi trasportabili, forma chimica e stato fisico definiti dall’approvazione

27. COLLI INDUSTRIALI Attività massima determinata dal livello di radiazione esterna: limite 10 mSv/h a 3 m senza schermature Limite di attività per materiale LSA e SCO in un singolo mezzo di trasporto:

28. LIMITI DI ATTIVITÁ PER MEZZO DI TRASPORTO PER MATERIALE LSA E SCO IN COLLI INDUSTRIALI O NON IMBALLATO Natura del materiale Limite di attività per mezzo di trasporto diverso dal battello per acque interne Limite di attività per stiva o compartimento di un battello per acque interne LSA-I Nessun limite Nessun limite LSA-II e LSA-IIIsolidi non combust. Nessun limite 100 A2 LSA-II e LSA-IIIsolidi combust.e tutti i liquidi e gas 100 A2 10 A2 SCO 100 A2 10 A2

29. REQUISITI PER GLI IMBALLAGGI

30. PER TUTTI I TIPI DI COLLO Salvo requisiti più restrittivi (es. colli esenti) • Rateo di dose massimo alla superficie del collo o del sovraimballaggio: 2 mSv/h • Ratei di dose più elevati, sino a 10 mSv/h, possibili per trasporti in uso esclusivo, se sono soddisfatte ulteriori condizioni (es. veicolo stradale con vano merci chiuso e inaccessibile, 2 mSv/h alla superficie esterna del veicolo, trasporto in nave solo con accordo speciale)

31. Contaminazione trasferibile sulle superfici esterne non superiore a: • 4 Bq/cm2 per emettitori ,  e  “a bassa tossicità” (U-nat, U depleto, U-235, U-238, Th-228, 230 e 232 e t1/2 < 10 g ) • 0,4 Bq/cm2 per tutti gli altri emettitori  • (valori medi su 300 cm2)

32. CONTAMINAZIONE DEI MEZZI DI TRASPORTO In caso di contaminazione del mezzo di trasporto sopra gli stessi valori o se il livello di radiazione alla superficie > 5 mSv/h: decontaminazione e non utilizzo sino a ripristino valori < 4 Bq/cm2, 0,4 Bq/cm2, 5 mSv/h

33. ALTRI REQUISITI COMUNI • Fissabilità del collo nel o sul mezzo di trasporto • Progettazione degli attacchi per il sollevamento con margini sufficienti per i casi di sollevamento a strappo; rispondenza agli altri requisiti per il collo anche in caso di rottura dell’attacco. Stesso requisito per eventuali altri componenti sulla superficie esterna del collo utilizzabili come attacco • Superfici esterne dell'imballaggio progettate e rifinite in modo che siano libere da protuberanze, facilmente decontaminabili, prive di zone di potenziale raccolta e ritenzione di acqua • Ogni componente aggiunto al collo al momento del trasporto e che non è parte del collo non deve ridurne la sicurezza

34. Resistenza agli effetti delle accelerazioni, vibrazioni o vibrazioni di risonanza senza nessun deterioramento dell'efficienza dei sistemi di chiusura o dell'integrità del collo (allentamento o rilascio di dadi, bulloni ed altri sistemi di bloccaggio) • Compatibilità chimica e fisica tra i materiali dell'imballaggio e il contenuto radioattivo • Protezione delle valvole di possibile fuoriuscita di radioattività • Resistenza ad altre eventuali cause di pericolosità

35. REQUISITI ADDIZIONALI PER I COLLI TRASPORTATI PER VIA AEREA • Temperatura delle superfici accessibili < 50ºC con una temperatura ambiente di 38ºC, senza considerare l'insolazione • Integrità del contenimento con temperature ambiente da -40ºC a +55ºC • Integrità delcontenimento anche in caso di riduzione nella pressione ambiente fino a 5kPa

36. COLLI ESENTI Il livello di radiazione in ogni punto della superficie esterna di un collo esente non deve superare 5 µSv/h.

37. COLLI DI TIPO A • Dimensione minima 10 cm • Presenza di un sigillo esterno che garantisca dall’apertura del collo • Materiali resistenti a temperature esterne da -40ºC a +70ºC • Sistema di contenimento resistente con una riduzione della pressione ambiente a 60 kPa • Sistema di contenimento chiuso da un serraggio resistente alla pressione che può generarsi all'interno del collo e alle azioni involontarie • Resistenza agli effetti della decomposizione radiolitica dei liquidi e di altri materiali vulnerabili e della generazione di gas per reazione chimica e radiolisi

38. Collo A progettato per resistere alle seguenti prove (simulazione di condizioni di normale trasporto) senza perdita o dispersione deicontenuti radioattivi e senza aumento del livello di radiazione superiore al 20%: • Aspersione d’acqua – esposizione a pioggia di 5cm/h per un’ora • Caduta libera– su piattaforma rigida • Impilaggio – 24 ore sotto il carico maggiore tra il peso di 5 colli e una pressione di 13 kPa sulla proiezione verticale del collo • Penetrazione – caduta di una barra di 6 kg da un 1 m • La prova di aspersione deve precedere ciascuna delle altre tre, che devono essere condotte su campione ancora bagnato

39. Massa del collo (kg) Altezza di caduta libera (m) Massa del collo < 5 000 1,2 5 000 < Massa del collo < 10 000 0,9 10 000 < Massa del collo < 15 000 0,6 15 000 < Massa del collo 0,3 ALTEZZA PROVA DI CADUTA LIBERA

40. PER I COLLI DI TIPO A PER LIQUIDI: Previsione di spazi vuoti per variazioni di temperatura e effetti dinamici Presenza di materiale assorbente sufficiente per il doppio del volume liquido oppure doppio contenimento Prova di caduta libera da 9 m (anche per gas) Prova di penetrazione con altezza di caduta 1,7 m (anche per gas)

41. COLLI DI TIPO B(U) Stessi requisiti del collo A - Per l’accettazione delle prove di condizioni di normale trasporto: perdita < 10-6 A2/h Inoltre prove di condizioni incidentali a seguito delle quali: • livello di radiazione < 10 mSv/h a 1m • perdita massima in una settimana A2(10 A2 per il cripton 85)

42. PROVE DI CONDIZIONI INCIDENTALI • Caduta libera da un’altezza di 9 m su piattaforma rigida (in alternativa, per colli più piccoli, impatto di una piastra di acciaio 1m x 1m e 500 kg in caduta da 9 m) • Caduta da 1 m su punzone metallico • Successivamente sullo stesso campione, prova termica con fuoco di idrocarburi avvolgente per 30 min ad almeno 800 °C • Immersione in acqua a 150 kPa (15 m di battente) per almeno 8 ore – per colli contenenti più di 105 A2 almeno 1 ora a 2 MPa (200 m)

43. Per i colli di tipo B(M), in caso di trasporti nazionali o di approvazione da parte di tutte le autorità competenti per quelli internazionali, sono possibili alcune deroghe rispetto ai requisiti per i colli di tipo B(U)

44. COLLI DI TIPO C Stessi requisiti del collo B(U) con le seguenti prove specifiche: • Caduta libera con una velocità di impatto non inferiore a 90 m/s • Caduta su punzone da 3 m (per colli di massa < 250 kg prova di penetrazione con barra di 250 kg) • Immersione in acqua per almeno 1 ora a 2 MPa (200 m)

45. COLLI INDUSTRIALI Collo industriale IP-1: nessun requisito specifico oltre ai requisiti generali Collo industriale IP-2: requisiti come IP-1 più prove di caduta e di impilaggio come per i colli di tipo A Collo industriale IP-3: requisiti come colli di tipo A

46. *Sotto determinate condizioni è possibile il trasporto senza imballaggio

47. Materiali LSA-I e SCO-I che non richiedono imballaggio : • Minerali con soli radionuclidi naturali, ovvero impossibilità di fuoriuscita di radioattività o di perdita di schermaggio nelle condizioni di trasporto; • Uso esclusivo o trasporto di solo SCO-I con contaminazione di tutte le superfici, accessibili e non, ≤ 4 Bq/cm2 per b/g e a a bassa tossicità, ≤ 0,4 per gli altri a; In caso di sospette contaminazioni maggiori nelle superfici inaccessibili necessari provvedimenti che assicurino che il materiale non venga rilasciato dal mezzo di trasporto

48. USO ESCLUSIVO il solo uso, da parte di un singolo speditore, di un mezzo di trasporto o di un grande contenitore merci, per il quale tutte le operazioni iniziali, intermedie e finali di carico e scarico sono eseguite in accordo con le indicazioni dello speditore o del destinatario

49. INDICE DI TRASPORTO Numero attribuito al collo(o al sovraimballaggio o ai materiali LSA-I o SCO-I non imballati…) ai fini del controllo dell’esposizione alle radiazioni L’indice di trasporto (TI) è pari al rateo di dose a 1m di distanza dalla superficie del collo, espresso in mSv/h, moltiplicato per 100 Arrotondamento al decimo per eccesso, tranne TI ≤ 0,05 per cui TI=0

50. CATEGORIE DEI COLLI *Deve essere trasportato in uso esclusivo