Sviluppo di tecnologie robotiche per il decommissioning sostenibile di rifiuti nucleari medicali

Introduzione

L'uso di radionuclidi nella medicina moderna trova numerose e sempre più crescenti applicazioni sia a scopo diagnostico che terapeutico. Di conseguenza diventa sempre più strategico attuare una corretta ed efficiente gestione dei rifiuti radioattivi biomedici. L’obiettivo principale da perseguire deve essere la riduzione al minimo del pericolo radiologico posto da questa complessa classe di rifiuti. Essa include rifiuti liquidi e solidi, come ad esempio soluzioni utilizzate in campo diagnostico o materiali a contatto con liquidi organici di pazienti, ma anche materiali originati dal decomissioning di apparecchiature industriali Nella maggior parte dei casi si tratta di materiale contenente emettitori gamma che possono essere individuati attraverso tecniche di geofisica nucleare. I rifiuti che contengono radionuclidi con tempo di dimezzamento inferiore a 75 giorni possono essere smaltiti come convenzionali, una volta raggiunte le condizioni indicate dalla vigente normativa nazionale, D.Lgs. 230/1995 e ss.mm.ii. I radionuclidi utilizzati in medicina nucleare possono finire in circuiti illegali che spesso terminano con interramenti non autorizzati di fusti. In questi scenari i metodi geofisici vengono utilizzati con successo per l’individuare e caratterizzare i rifiuti nucleari. La quantificazione della dose radiologica introdotta nell’ambiente da questi sversamenti rappresenta un’informazione cruciale per una gestione consapevole del rischio radiologico. I metodi geofisici sono pertanto uno strumento essenziale per una miglior strategia di gestione dei rifiuti funzionale alla  sicurezza dei lavoratori e alla riduzione del tempo di esposizione a radiazioni ionizzanti, diminuendo i tempi di processamento dei rifiuti in fase di controllo.

Metodologia

La ricerca proposta consiste nello sviluppo di un sistema robotico costituito da un rivelatore di spettroscopia gamma dedicato alla caratterizzazione automatica e in real time dei rifiuti radioattivi medicali in scenari complessi ed in combinazione con altri metodi geofisici. La caratterizzazione di siti potenzialmente contaminati sarà realizzata attraverso l’impiego combinato di spettrometri gamma, georesistivimetri, sismometri e georadar. L’attività di ricerca proposta prevede diverse fasi che comprendono attività di studio, analisi, progettazione hardware e software nonché prove sperimentali per la validazione della metodologia in ambiente operativo. Si intende sviluppare un metodo di analisi spettrale per l’identificazione dei fotopicchi dovuti all’emissione gamma associata al decadimento di radioisotopi tipicamente presenti nei rifiuti radioattivi medicali solidi. Le attività prevederanno la messa a punto di metodi multiparametrici finalizzati al raggiungimento delle performance ottimali in termini di autonomia ed efficienza. Si intende inoltre progettare un software che servirà alla gestione dell’elettronica per l’acquisizione e l’analisi delle misure. Infine, in stretta collaborazione con l’azienda coinvolta, si renderà necessario svolgere un’attività di validazione e collaudo finalizzata alla definizione di un protocollo operativo da applicare nei diversi contesti in cui l’azienda si trova ad operare.

Risultati attesi

La realizzazione di questo progetto di ricerca ha un impatto concreto in termini di miglioramento dei servizi offerti dalla società, con conseguente aumento del fatturato e della capacità di far fronte a specifiche richieste di mercato. Il progetto, pertanto, ha una ricaduta diretta sul servizio ai clienti, ai quali verranno garantite indagini geofisiche multiparametriche, innovative ed accurate per la caratterizzazione radiologica di siti inquinati. I risultati attesi dal progetto di ricerca proposto incidono infatti su 3 asset strategici della filiera di gestione dei rifiuti radioattivi medicali: tutela della sicurezza degli operatori, accuratezza delle indagini ed allargamento dell’offerta dei servizi. Si può infatti stimare un duplice impatto sul bilancio dell’azienda coinvolta: incremento sul fatturato realizzato nell’offrire servizi innovativi ed una diminuzione dei tempi d’indagine grazie all’impiego di sistemi automatizzati ed algoritmi di intelligenza artificiale. La possibilità di utilizzare strumenti innovativi in grado di discriminare in sito i tenori di radioattività di sistemi complessi sposta la caratterizzazione radiologica del rifiuto dai laboratori al sito interessato da una potenziale contaminazione. Tenuto conto dell’approccio innovativo, combinato con lo sviluppo di software innovativi per l’automazione dell’analisi, i risultati attesi saranno divulgati alla comunità scientifica attraverso congressi internazionali e pubblicazioni su riviste indicizzate.

GeoExplorer Impresa Sociale S.r.l. - Arezzo

Periodo: 12 mesi

Il progetto è coerente con i seguenti Ambiti di Ricerca e Innovazione del PNR 2021-2027:

5.4.4.: Robotica
articolazione 1: Robotica, in ambienti ostili e non strutturati

Sono previsti i seguenti impatti:

• Allargamento del network scientifico per lo sviluppo di progetti finanziati
• Incremento della qualità dei servizi offerti dall’azienda
• Aumento del fatturato dell’azienda sostenuto dall’acquisizione di nuovi clienti
• Minimizzazione dei fallimenti nell’individuazione di rifiuti radioattivi clandestini
• Acquisizione di know-how innovativo da parte del personale dell’azienda