Technogenic nature of radionuclide distribution at operating uranium sorption sites in Uzbekistan: a comprehensive assessment of air, surface, and soil compartments

Nelle aride zone della Asia Centrale, sotto le sabbie mobili del deserto del Kyzylkum, giacciono vasti depositi di uranio. Questo elemento, un metallo pesante che si trova naturalmente nella crosta terrestre, è il combustibile che alimenta l'energia nucleare. Per estrarlo, le compagnie minerarie utilizzano spesso un metodo chiamato lisciviazione in situ. Invece di scavare enormi pozzi a cielo aperto o gallerie profonde nel sottosuolo, pompano una speciale soluzione liquida nel terreno per sciogliere l'uranio direttamente dalla roccia. Il liquido, che ora trasporta il metallo sciolto, viene pompato nuovamente in superficie. Lì, passa attraverso un sistema di filtrazione dove l'uranio viene catturato su speciali sfere, proprio come una spugna che assorbe l'acqua, lasciando indietro il resto del liquido. Questo processo è efficiente e lascia la superficie ampiamente indisturbata, ma porta con sé una sfida nascosta: la soluzione di uranio rilascia un gas incolore e inodore chiamato radon, e minuscole particelle di polvere radioattiva possono diventare volatili nell'aria. Poiché queste sostanze sono invisibili, gli scienziati devono misurarle attentamente per capire se l'operazione mineraria stia creando un pericolo radiologico per i lavoratori e le comunità vicine, o se i livelli siano semplicemente parte della radiazione di fondo naturale che esiste ovunque sulla Terra.

Un team di ricercatori provenienti da università dell'Uzbekistan si è posto l'obiettivo di risolvere questo enigma presso sei siti di sorzione di uranio attivi nella regione di Samarcanda. Il loro obiettivo era determinare se i livelli di radiazioni trovati intorno a queste strutture fossero causati dalla tecnologia mineraria stessa o dalla geologia naturale dell'area. Per farlo, non si sono affidati a una singola misurazione. Al contrario, hanno condotto un sondaggio completo che ha esaminato l'aria, il suolo, le superfici dei macchinari e il terreno. Hanno misurato la concentrazione di gas radon e dei suoi prodotti di decadimento nell'aria, hanno controllato il livello di radiazione gamma — quella capace di penetrare le pareti e raggiungere il corpo umano — intorno alle attrezzature, e hanno testato le superfici dei macchinari per la contaminazione radioattiva. Hanno anche scavato campioni di suolo per analizzare gli elementi radioattivi naturali presenti nel terreno. Fondamentalmente, hanno confrontato tutte queste misurazioni con i dati raccolti da otto punti di controllo in villaggi residenziali vicini, lontani dall'attività industriale, per stabilire una linea di base di come appare l'ambiente senza l'influenza della miniera.

I risultati hanno delineato un quadro chiaro della provenienza delle radiazioni. All'interno delle zone operative, in particolare presso la piattaforma di scambio delle resine dove l'uranio viene separato dal liquido e presso le colonne di sorzione dove avviene il processo, l'aria era significativamente più radioattiva rispetto ai villaggi circostanti. La concentrazione di gas radon e di polvere radioattiva a lunga vita in queste specifiche aree di lavoro era quasi quattro volte superiore ai livelli di fondo trovati nei villaggi di controllo. Allo stesso modo, la dose di radiazione proveniente dal terreno e dalle attrezzature in queste zone era fino a cinque volte superiore al fondo naturale. I ricercatori hanno anche scoperto che le superfici dei macchinari, specialmente le pompe e le piattaforme di scambio, erano contaminate da materiale radioattivo. In diversi casi, la contaminazione su queste superfici superava i limiti di sicurezza stabiliti dagli standard internazionali per i materiali a bassa tossicità. Questo schema era costante: più il punto di misurazione era vicino alla lavorazione attiva della soluzione di uranio, più alti erano i livelli di radiazione.

Tuttano, la storia cambiava quando i ricercatori esaminavano il suolo. Se il processo minerario stesse diffondendo materiale radioattivo ampiamente nella terra, il suolo vicino alle fabbriche avrebbe dovuto mostrare livelli di elementi radioattivi naturali molto più elevati rispetto al suolo dei villaggi. I dati mostravano una realtà diversa. Sebbene il suolo vicino ai siti di uranio avesse livelli di radionuclidi naturali leggermente superiori rispetto ai villaggi di controllo, la differenza era minima, circa il diciotto per cento. Ancora più importante, i livelli di radiazione nel suolo, anche nei siti, rimanevano ben al di sotto dei limiti di sicurezza raccomandati dalle organizzazioni internazionali per la popolazione generale. I ricercatori hanno calcolato vari indici di sicurezza basati sulla composizione del suolo, e ognuno di essi risultava sicuro. Questa scoperta è stata fondamentale perché ha escluso l'idea che il background geologico dell'area fosse la causa primaria degli alti livelli di radiazione trovati nell'aria e sulle attrezzature. Il suolo era relativamente uniforme, il che significava che i drastici picchi di radiazione nell'aria e sulle superfici non potevano essere attribuiti alla geologia naturale.

Combinando queste diverse linee di evidenza, lo studio ha concluso che i livelli elevati di radiazione erano un risultato diretto del processo tecnologico. Il forte legame tra l'alto livello di radon, la polvere radioattiva, la radiazione gamma e la contaminazione superficiale indicava tutti la stessa fonte: la manipolazione delle soluzioni contenenti uranio. Il fatto che questi alti livelli fossero confinati alle zone specifiche in cui opera la tecnologia, mentre il suolo rimaneva relativamente pulito e sicuro, ha confermato che la radiazione non era una caratteristica naturale del paesaggio, ma un sottoprodotto dell'attività industriale. Lo studio ha anche utilizzato metodi statistici per dimostrare che questi diversi indicatori di radiazione si muovevano insieme; quando uno era alto, anche gli altri erano alti, rafforzando l'idea che condividessero un'origine comune.

Le implicazioni di questi risultati sono specifiche e pratiche. La ricerca indica che il rischio primario per la salute umana in queste strutture non deriva dal terreno sotto i piedi, ma dall'aria che respirano e dalle superfici che toccano all'interno delle zone industriali. I lavoratori che operano alle piattaforme di scambio delle resine e alle colonne di sorzione sono quelli più esposti a questi livelli elevati. Lo studio suggerisce che gli sforzi di protezione dalle radiazioni debbano concentrarsi intensamente su queste aree specifiche, assicurando che i lavoratori siano adeguatamente schermati e che i sistemi di ventilazione rimuovano efficacemente il gas e la polvere radioattivi. Sebbene l'ambiente circostante e il suolo rimangano sicuri, le zone operative richiedono una gestione rigorosa per mantenere l'esposizione dei lavoratori entro i limiti di sicurezza. Questo lavoro fornisce una mappa dettagliata di dove la radiazione sia presente e dove non lo sia, offrendo una base scientifica per proteggere le persone che mantengono operativa la produzione di uranio.