Original Source: https://web.math.utk.edu/~vasili/va/descr/isv/
La vetrificazione in situ (ISV) è una tecnologia promettente, in fase di sviluppo da parte del DOE, per la stabilizzazione a lungo termine dei rifiuti pericolosi sepolti in siti poco profondi. Si basa sullo scioglimento del terreno contaminato nel sito e sul lasciarlo raffreddare. La fusione si solidifica in una roccia vetrosa o policristallina che incorpora i rifiuti, riducendo così in modo significativo la lisciviazione di contaminanti nelle acque sotterranee. La fusione viene indotta applicando energia elettrica al terreno attraverso elettrodi inseriti verticalmente nel terreno da sciogliere. La fusione procede verso il basso e produce un corpo approssimativamente emisferico dopo il raffreddamento. Sul sito viene posizionata una cappa per confinare i gas e le particelle rilasciate dalla fusione e indirizzarli verso un sistema di trattamento dei gas di scarico. Le fasi del processo ISV sono illustrate nella Figura 1 .
I rifiuti sepolti, contenenti materiali radioattivi, organici, metallici e combustibili, costituiscono una componente importante dei siti di rifiuti DOE che richiederanno bonifica. I vantaggi dell’ISV per tali rifiuti includono: (1) i contaminanti organici pericolosi e i materiali combustibili vengono pirolizzati e distrutti, con conseguente riduzione del volume ed evitamento di futuri cedimenti del sito, (2) i radionuclidi vengono incorporati in fasi vetrose o cristalline dopo il raffreddamento della fusione , con conseguente mobilità ridotta, e (3) i componenti metallici vengono fusi, riducendo così al minimo il volume e l’area superficiale.
Un test sul campo ben strumentato su scala pilota è stato condotto presso l’ORNL nel maggio 1991. Abbiamo analizzato l’enorme quantità di dati raccolti e sviluppato vari modelli al fine di: verificare la coerenza dei dati; comprendere i processi coinvolti e quali dominano; determinare i valori effettivi dei parametri (come la conducibilità termica ed elettrica); spiegare cosa si osserva, dal punto di vista geochimico e termico; e sviluppare strumenti efficaci di stima e simulazione. Ad esempio, tra le altre cose, abbiamo sviluppato un metodo semplice e non invasivo per determinare la temperatura di fusione dai dati di amperaggio e tensione ( Figura 2 ). Tali procedure indirette sono indispensabili nelle applicazioni su siti esistenti altamente contaminati. Tra le questioni cruciali che la modellizzazione può chiarire c’è il destino del vapore acqueo al di sotto della fusione e le condizioni in cui può formarsi una zona satura d’acqua.
Il raffreddamento e la solidificazione del fuso sono di grande interesse geologico. Abbiamo sviluppato un modello dettagliato e un codice di simulazione per il raffreddamento e la solidificazione di un magma binario, caratterizzato da: conduzione del calore accoppiata e diffusione del soluto, termodinamica binaria della fusione dei cristalli, superraffreddamento costituzionale, proprietà termofisiche dipendenti dalla temperatura e dalla composizione, raffreddamento conduttivo del suolo circostante. La descrizione è macroscopica in termini di variabili locali (concentrazione, entalpia, temperatura, frazione solida); leggi di conservazione valide ovunque in senso debole (integrale), fasi distinte solo da valori di frazione solida. In questo approccio basato sul “volume di fluido”, non è necessario il tracciamento esplicito dei fronti, il che è particolarmente conveniente per i calcoli. Lo abbiamo applicato alla binaria Diopside-Anortite e anche alla pseudobinaria Feldspato-Pirosseno con ottimi risultati: l’abbinamento delle curve di raffreddamento simulate e sperimentali ( Figura 3 ), può determinare valori effettivi di parametri (ad esempio conduttività) e sensibilità, e può simulare vari scenari di raffreddamento.
I’ve always been captivated by the wonders of science, particularly the intricate workings of the human mind. With a degree in psychology under my belt, I’ve delved deep into the realms of cognition, behavior, and everything in between. Pouring over academic papers and research studies has become somewhat of a passion of mine – there’s just something exhilarating about uncovering new insights and perspectives.