Il 1 e il 2 giugno 2015 si è svolto presso la centrale nucleare di Olkiluoto (in Finlandia; Figura 4) il meeting di progetto per la valutazione del rischio di un deposito geologico a lungo termine di scorie nucleari. L’incontro è stato organizzato nell’ambito del servizio climatico che il CMCC fornisce dal 2013 all’azienda svedese SKB (Swedish Nuclear Waste Management Company) e, più di recente, alla finlandese POSIVA (Finish Nuclear Waste Management Compagny).
 Il meeting ha visto la partecipazione del gruppo di ingegneri e geologi di POSIVA, di alcuni esperti di modellistica climatica e del ghiaccio continentale di SKB, del Finish Meteorological Institute e del CMCC.

Lo stoccaggio del combustibile nucleare esaurito e dei rifiuti radioattivi è un tema chiave e di cruciale importanza dal punto di vista economico, sociale e ambientale. Dopo decine di anni di indagini e ricerche, SKB e POSIVA hanno presentato domanda per ottenere il permesso a costruire due depositi di tipo geologico per le scorie nucleari, rispettivamente in prossimità della centrale nucleare di Forsmark, nel sud-est della Svezia, e presso la centrale nucleare di Olkiluoto, in Finlandia occidentale.
Questi depositi nel sottosuolo saranno scavati a circa 400-500 metri di profondità, nel sostrato roccioso della Scandinavia (Figura 1). Il combustibile nucleare esaurito sarà incapsulato in appositi contenitori di rame, sotterrato nel sostrato roccioso di gneiss/granito e sigillato con della bentonite (Figura 2), un minerale argilloso appartenente alla classe dei fillosilicati. Il principale obiettivo di queste tecniche è lo stoccaggio in sicurezza del combustibile nucleare esaurito per almeno 100.000 anni, tempo di decadimento per il quale la radioattività delle scorie nucleari scende al di sotto dei livelli della radioattività naturale.

Per una stima più accurata dei vincoli meccanici e ambientali che questi depositi sotterranei potrebbero sperimentare nel corso del tempo, le autorità svedesi e finlandesi hanno commissionato a POSIVA e SKB un rapporto di valutazione del rischio per i prossimi 100.000 anni (fino al prossimo milione di anni) che indaghi diversi aspetti, dal comportamento meccanico delle infrastrutture ai cambiamenti del clima.
Per quanto riguarda i cambiamenti del clima, fare delle proiezioni sull’evoluzione del clima nel corso del prossimo milione di anni è un compito complesso. Mentre l’evoluzione della configurazione orbitale della Terra (ciò che determina la quantità di insolazione alle diverse latitudini) può essere calcolata grazie all’astrofisica, l’evoluzione della concentrazione atmosferica dei principali gas serra dal ciclo molto lungo, come CO2, CH4 e H2O, non può essere determinata senza l’impiego di modelli climatici. Oltre alle incertezze dei modelli, l’attuale e il futuro impatto dell’uomo sulla variabilità climatica naturale è di difficile determinazione.
Per questa ragione, SKB e POSIVA hanno proposto di esaminare gli impatti sui depositi sotterranei di diversi scenari di cambiamento delle condizioni ambientali, da una grande alluvione in seguito all’innalzamento globale del livello del mare (scenario “caldo”), a una condizione di estrema glaciazione (scenario “freddo”).

In questa circostanza, nell’aprile 2013 la compagnia svedese SKB ha contattato il CMCC per richiedere una consulenza circa l’impatto di una  glaciazione estesa sul deposito di Forsmark.
Questo scenario di glaciazione estrema si basa sulla penultima glaciazione che si sarebbe verificata in Scandinavia circa 140.000 anni fa (Svendsen et al., 2004, Figura 3).
Questa glaciazione è ritenuta la più estesa glaciazione registrata in Eurasia negli ultimi due milioni di anni. 
Il principale obiettivo di questa prima fase del servizio climatico era fornire informazioni sullo spessore del ghiaccio nel sito di Forsmark, utilizzando un modello dinamico di calotte di ghiaccio continentali (GRISLI, Ritz et al., 2001) e un modello accoppiato climatico (CESM, Gent et al., 2011).
Tutti i calcoli sono stati condotti al centro di supercalcolo del CMCC di Lecce.

In totale, sono state realizzate circa 150 simulazioni di ghiaccio continentale per indagare l’impatto del bilancio di massa superficiale, del forzante climatico, dello slittamento basale delle calotte glaciali, delle piattaforme di ghiaccio, dei flussi di calore geotermico e della glacio-isostasia. Questi sono, senza dubbio, i principali processi che influenzano in modo diretto l’evoluzione dello spessore del ghiaccio.
Il CMCC ha finito per concludere che lo spessore del ghiaccio nelle diverse simulazioni per il deposito di Forsmark, per la penultima glaciazione, oscilla tra i 2600 e i 3500 metri. Per effetto del peso del ghiaccio che si accumula al di sopra del deposito, il modello del ghiaccio continentale ha calcolato che la deformazione dello strato di roccia sottostante raggiunge delle profondità fino a 800 metri. 
I dettagli di questo studio di valutazione (Colleoni et al., 2014) sono disponibili e scaricabili gratuitamente dal sito di SKB.

Sulla base di questi risultati, nel dicembre del 2014 è partita una seconda fase di studio, finanziata da POSIVA.
In questa seconda fase di servizio climatico, è stato chiesto al CMCC una stima dello spessore del ghiaccio nel corso del penultimo massimo glaciale nel sito di Forsmark (Svezia) e di Olkiluoto (Finlandia). I risultati preliminari sono stati discussi nel corso del meeting di metà progetto già menzionato, lo scorso 1-2 giugno in Finlandia. Nel corso dell’incontro, i partecipanti hanno visitato il deposito di basso livello, costruito a 60 metri di profondità, nel sostrato roccioso di gneiss del sito di Olkiluoto. Questo deposito di basso livello è utilizzato per stoccare temporaneamente le scorie nucleari durante le fasi di costruzione del deposito sotterraneo di alto livello (Figura 4).

Nei prossimi mesi, il CMCC completerà il servizio climatico in collaborazione con SKB e POSIVA; è stato fissato un nuovo meeting per la fine dell’autunno, con un più ampio panel di esperti ambientali per discutere alcune delle implicazioni dei risultati della modellistica del ghiaccio continentale nell’ambito della valutazione del rischio per i due depositi in Svezia e Finlandia.

Partecipanti al progetto:

• Florence Colleoni (CMCC, Italia)
• Aurélien Quiquet (CMCC, Italia)
• Jens-Ove Naslund (SKB, Svezia)
• Jenny Brandefelt (SKB, Svezia)
• Anne Lehtinen (POSIVA, Finlandia)
• Lasse Koskinen (POSIVA, Finlandia)

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Figura 1: dall’alto verso il basso, la centrale nucleare di Olkiluoto (Finlandia), l’entrata del deposito per le scorie nucleari di basso livello, la stanza di stoccaggio per le scorie nucleari
Figura 2: uno schizzo del deposito sotterraneo di alto livello che dovrebbe essere costruito a Forsmark (Svezia). Credits: Tutti i diritti riservati a SKB.
Figura 3: un esempio degli appositi contenitori di rame che saranno riempiti con il combustibile nucleare esaurito, presso l’Exhibition Center di Olkiluoto.
Figura 4: il confronto fra l’estensione del ghiaccio continentale in Eurasia durante l’ultimo massimo glaciale (21.000 anni fa) e il massimo glaciale del periodo glaciale Saaliano (140.000 anni fa). L’estensione del ghiaccio è quella riportata in Svendsen et al. (2004), mentre gli altri dati (benthic d180) sono del progetto SPECMAP e sono disponibili sul sito https://www.ncdc.noaa.gov/data-access/paleoclimatology-data