L'isolamento Sismico Degli Impianti a Rischio Di Incidente Rilevante

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L’isolamento sismico degli impianti a rischio di incidente rilevante Numerosi terremoti violenti colpiscono varie aree del pianeta, con intensità ben superiori a quelle previste per la progettazione delle strutture. Tra queste un’attenzione particolare meritano gli impianti industriali a rischio di incidente rilevante, sono particolarmente esposti a causa del numero e della complessità delle strutture e dei componenti critici. Per questi sono necessarie tecniche antisismiche, come l’isolamento sismico, in grado di fornire una protezione completa, anche in caso di eventi estremi, superiori a quelli di progetto

DOI 10.12910/EAI2015-085 n M. Forni

Introduzione

Gli impianti chimici, petrolchimici e le centrali nuclea- da reti impiantistiche, in particolare tubazioni, conte- ri, sono strutture estremamente complesse, formate da nenti fluidi infiammabili o pericolosi, spesso anche in numerosissimi componenti con le più diverse caratteri- temperatura e pressione. Per limitare questo proble- stiche dinamiche, strettamente interconnessi al fine del ma, per il quale sono comunque già disponibili giunti corretto funzionamento dell’impianto stesso. La proget- di dilatazione per ogni esigenza, conviene estendere tazione e la verifica antisismica di sistemi così comples- il più possibile la zona isolata. Mentre in una centrale si richiede ovviamente uno sforzo superiore rispetto a nucleare è facile riconoscere un’isola contenente tutti i quello dei comuni edifici, anche a causa della possibili- componenti critici ai fini della sicurezza, in un impianto tà di incidenti rilevanti, in grado cioè di arrecare ingen- petrolchimico, che è estremamente vasto, occorre isolati danni non solo alle persone ma anche all’ambiente re i singoli componenti critici (in genere serbatoi, vedi circostante. L’isolamento sismico, con la sua capacità paragrafo seguente). di abbattere significativamente le accelerazioni oriz- Numerosi progetti di ricerca e decine e decine di appli- zontali e di rendere uniforme il moto della sovrastrut- cazione in casi reali, hanno ormai dimostrato non solo tura durante il terremoto, è certamente una tecnologia che l’isolamento sismico è una tecnica ormai matura molto attrattiva per questo tipo di impianti. Fra l’altro, per una vasta diffusione in ogni tipo di impianto, ma l’isolamento sismico consente di standardizzare il pro- che anche il bilancio economico, qualora correttamente getto, rendendolo praticamente indipendente dal sito eseguito, è certamente positivo. di costruzione (e questo è certamente utile per impianti Nei prossimi capitoli verranno illustrati esempi di impor- destinati a essere realizzati in tutte le parti del mondo). tanti applicazioni in campo petrolchimico e nucleare. Dal punto di vista strettamente tecnico, lo svantaggio dell’isolamento sismico è principalmente dato dallo spostamento relativo tra la parte isolata ed il terreno (o gli edifici adiacenti) e la conseguente necessità di pre- Contact person: Massimo Forni vedere un opportuno spazio (gap) fra le due parti. Negli [email protected] impianti industriali, il gap sismico è spesso attraversato

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Impianti petrolchimici ti” oppure parzialmente interrati). Durante il terremoto la massa del liquido interno agisce sulle pareti cercan- I serbatoi per lo stoccaggio di prodotti petrolchimici do di sollevare il bordo nella parte in trazione e pro- nelle raffinerie sono certamente i componenti più cri- vocando una deformazione detta a “zampa di elefante” tici in caso di evento sismico. La tipologia di danno più in quello in compressione (Figura 3). Fino ad accelera- comune è la fuoriuscita del liquido contenuto (serbatoi zioni del terreno di 0,25 g, risulta ancora conveniente cilindrici, Figura 1) o la rottura della colonne di suppor- (in termini economici) ancorare il serbatoi al terreno ed to (serbatoi sferici, Figura 2). Nel “migliore” dei casi aumentare lo spessore delle pareti. Per accelerazioni si avrà un forte inquinamento del terreno circostante, comprese fra 0,25 e 0,5 g, l’isolamento sismico diviene nel peggiore un incendio che potrebbe propagarsi ai competitivo nei confronti dell’irrobustimento tradizio- serbatoi vicini, con danni sempre maggiori e con con- nale. È da notare che il costo dell’isolamento sismico seguente inquinamento atmosferico, nubi tossiche, ecc. non è dovuto solo agli isolatori (che comunque devono Pertanto, l’isolamento sismico dei soli serbatoi compor- essere numerosi e piuttosto grossi a causa del notevole terebbe già una decisiva riduzione del rischio di inci- peso da sostenere), ma anche alla necessità di realiz- dente rilevante in caso di terremoto. zare una spessa base rigida in cemento armato su cui Nei prossimi paragrafi verranno brevemente esaminate appoggiare il serbatoio (non necessaria nel caso di fon- le problematiche principali delle due più diffuse tipolo- dazione convenzionale, che è sempre piuttosto blanda gie di serbatoi e le possibili soluzioni, così come emer- in questo tipo di strutture). Il costo di tale basamento so dalle conclusioni del Progetto Europeo INDEPTH può anche superare quello del serbatoio stesso (strut- (Bergamo et al., 2007) e da altri progetti di ricerca ef- tura, come si è detto, tutto sommato “semplice”) per cui fettuati dall’ENEA a partire dalla metà degli anni 90. Per la soluzione isolata non è in genere attrattiva per i ge- maggiori dettagli ed approfondimenti si rimanda a For- stori dell’impianto. Diverso è il caso dei serbatoi per lo ni et al. (2001) e Martelli et al. (2002). stoccaggio di gas liquefatti (LNG tank), caratterizzati da un doppio contenimento (quello interno in acciaio crio- Serbatoi cilindrici genico, adatto a sopportare bassissime temperature) e I serbatoi cilindrici servono per lo stoccaggio di grandi dalla presenza di costose attrezzature per il raffredda- quantità di liquidi, sia grezzi che lavorati. Dal punto di mento del gas e del suo mantenimento allo stato liqui- vista strutturale, sono formati da lamiere “sottili” e sono do: in questo caso l’isolamento sismico serve anche a più o meno ancorati al terreno (a volte solo “appoggia- proteggere l’investimento.

FIGURA 1 Incendio nella raffineria di Tupras, FIGURA 2 Incendio in una raffineria, causato dal terremoto causato dal terremoto della Turchia del 1999 di Tohoku del 2011 (Giappone)

EAI Energia, Ambiente e Innovazione 5/2015 88 to servirebbero dilamiera- spessori talidanonrisul co diviene l’unicasoluzione tecnicapossibile, inquan- Per a0,5gl’isolamentosismi- accelerazioni superiori iniziata neglianni90. sismico sonocirca una ventina e la loro realizzazioneè (Perù).Melchorita IserbatoiLNGdotati di isolamento La Figura 4 mostra il casodiunserbatoioLNG aPampa FIGURA4 FIGURA3

isolato condispositiviapendoloscorrevole Serbatoio LNGaPampaMelchorita,Perù, in unserbatoiocilindrico Tipica deformazionea“zampadielefante” centri abitati. centri essere sceltoinzone abassasismicitàelontanoda scelta inizialedelsitodicostruzione, chedovrebbe Pertanto, anche dalla parte del rischio la riduzione dirotture,sottoposti arischio ed incendi. fuoriuscite violenti, gliimpianti petrolchimici restano comunque di 0,8-0,9g. Èdanotare che, pereventi estremamente nire adeguataprotezione adaccelerazioni sismicafino ancoraggi fra di base, serbatoio e piattaforma - può for Infine, l’isolamentosismico, unitoagrossi ed spessori tare saldabilieancoraggi estremamente complessi. applicazioni. semplice e, infatti, ègiàstato utilizzatoindecinedi mento sismicoaldisotto del basamentoèpiuttosto da golf). dell’isola- A questo punto l’inserimento di grosse dimensioni(comeunagigantesca pallina giare direttamente lasfera suun unicobasamento sfere Horton, volti adeliminare lecolonneedappog- Recentemente sonostatieseguitimoltiretrofit sulle a causadeiciclitermicicuisonosottopostelepareti. ne provoca inoltre problemi sullesaldature difatica posta inposizioneelevata. Lapresenza dellecolon- valore migliaia di tonnellate) della massa (svariate intensità,terremoti diforte acausadelsignificativo colarmente adatto per offrire resistenza nei confronti È piuttostoevidente- nonèparti cheilmetodoHorton ni etal., 2006). brante, nelcorso del succitato progetto INDEPTH(For- analizzata indettaglio, ancheconprove sutavola vi- delle colonne, nonostantechetalepossibilitàsiastata isolatiallabase conosce esempidiserbatoisferici colonne permezzo ditelaiosolettoni. Chiscrive non richiederebbe dellebasi laconnessionerigida blematico dell’isolamentosismico, l’inserimento che le colonne(Figura 5)mentre rende abbastanza pro- il serbatoioutilizzandocontroventi dispostia “X” fra ne permettedirinforzare abbastanza semplicemente Horton, cheutilizza11colonne). Questaconfigurazio- èilmetodo (moltodiffuso equatorialmente portate essere semi-interrate. Piùfrequentemente, sonosup- Per limitare sullepareti, glisforzi le sfere possono (conservati tipicamentea8÷12bare-40-60°C). gio diGPL, propano, gas liquefatti ammoniacaealtri servono ingenereI serbatoisferici perlostoccag- Sfere EAI Energia,AmbienteeInnovazione 5/2015

Research & development Sloshing Il liquido contenuto nei serbatoi si mette in movimen- to durante il terremoto generando onde superficia- li. Questo fenomeno (sloshing) è in parte positivo, in quanto evita che tutta la massa partecipi simultanea- mente al moto sismico (essendo una parte in ‘ritardo’) e riduce quindi il carico inerziale agente sulle pareti che si avrebbe, ad esempio, nel caso di serbatoio com- pletamente pieno e liquido confinato (configurazione che viene sempre evitata). Lo sloshing può comunque generare problemi nei serbatoi cilindrici in quanto l’onda superficiale potrebbe superare il bordo del serbatoio stesso e far fuoriuscire il liquido (Figura 7).

FIGURA 5 Retrofit con controventi su di un serbatoio sferico nella raffineria di Aspropirgos (Grecia)

FIGURA 7 Fuoriuscita di liquido dalla sommità di un serbatoio cilindrico semi-interrato a causa dello sloshing

FIGURA 6 Rimozione delle colonne in un serbatoio “Horton” FIGURA 8 Danneggiamento del tetto di un serbatoio cilindrico e inserimento dell’isolamento sismico nel basamento a causa dello sloshing

EAI Energia, Ambiente e Innovazione 5/2015 90 oggi sonocostituiti in funzione da degli impianti la maggior parte stop vanno che ricercate nelfatto 2014). Leragioni brusco diquesto illustratocome etal., daMartelli sati da pocheunitàa oltre 15.000, civiligli edifici pas- isolatisono to sismico(mentre nelfrattempo nucleari,con isolamen nessuno stati realizzati centinaiadireattori inizio, nei successivi 30 anni sono contrasto conquestobrillante sismico.cato l’isolamento netto In strutturemissime sucuisièappli- trali sonostate fra- nucleari le pri due sitisuccitati). Pertanto, lecen- sima di0.25g(contro i0.3gdei conaccelerazione mas- ferimento francesi, progettati per resistere adunterremoto- di ri per nondover modificare il progetto standard deiPWR questa tecnologia sicontavano sulledita di una mano) dotati di gli edifici sa neglianni70(quandoalmondo Africa).di isolare Ladecisione questiimpiantifupre - toccava a due identicheunità realizzate a Koeberg (Sud sismico acentralidell’isolamento nucleari. L’anno dopo della Francia (Figura 9),di applicazione esempio primo ne i4reattori dellacentrale nucleari diCruas, nelsud entratiNegli anni1983-84sono gradualmente infunzio Stato dell’arte Impianti nucleari tipico dell’isolamentosismico. può arrivare a7-9s, di2s benlontanodalperiodo turale dellosloshinginserbatoidigrande dimensioni di piccole o medie dimensioni. Infatti, na- il periodo va. diaccoppiamentoèmaggiore Ilrischio inserbatoi di evitare- diondealtezzasignificati laformazione dello diaccoppiamentofrafenomeni lafrequenza naturale non hanessunacopertura. Occorre evitare pertanto checontieneilliquidocriogenico il serbatoiointerno grossi impulsivi carichi (Figura 8). Inoltre, negliLNG, (galleggiante) ocomunquenonadattoasopportare hannosolamenteuntettomobile Molti serbatoiinfatti sloshing equelladell’isolamentosismico, alfine - FIGURA9

i primialmondodotatidiisolamento sismico(1983) I quattro reattori dellacentralenucleare diCruas(Francia), - attori autofertilizzanti) saranno unasceltaobbligata autofertilizzanti) attori per vo combustibile durante ilnormalefunzionamento(re - zione sismica. Questi reattori, in grado di produrre nuo- di componentiflessibili, incliniadamplificare l’eccita- dati ametalliliquidi(LMFR)caratterizzati dallapresenza strada obbligata, soprattutto perireattori veloci raffred- oggi l’isolamentosismicoèdiventato praticamente una radioattivo. dimateriale impedita lafuoriuscita Pertanto, to), deve essere dimostrata dell’impiantoed l’integrità design” percui, anchepereventi estremi proget (fuori - sismica èstataestesaancheincondizionidi “beyond to assunti per i terremoti di progetto. Inoltre, la verifica peròaumentarefatto notevolmente- diriferimen ivalori genti adottatidaireattori diIIIeIVGenerazione hanno disicurezzazone delpianetaeicriteri sempre- piùstrin I recenti devastanti terremoti chehannocolpitovarie in direzione verticale. protezione fornisce non sismico l’isolamento che fatto mancanza dinormativa (tutt’ora specifica carente) eil negativo giocatounruolo comunque Hanno la anche per 3anni,aver senzacomunque subitogravi danni. di Niigata-Chuetsu-Oki del2007, servizio fuori rimasta Kashiwazaki-Kariwa, danneggiata dal severo terremoto gnificativi terremoti reali.la Neèunesempiocentrale (ingenere apochiannifa fino 0.25g), maancheasi- ai relativamente bassiinputsismiciassunti a progetto tosto robusta ecompatta, ingrado diresisteresolo non reattori ad acqua, caratterizzati da un’architettura piut- EAI Energia,AmbienteeInnovazione 5/2015 91

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STAR-LM (Secure Transportable Autonomous Reactor-Liquid Metal) in USA, il KALIMER (Korea Advan- ced LIquid MEtal Reactor) in Corea, il DFBR (Demonstration Fast Bree- der Reactor) in Giappone e l’ESFR (European Fast Breeder Reactor) in Europa. Alcuni di questi progetti sono stati abbandonati, altri suc- cessivamente modificati e ancora in fase di sviluppo. Per maggiori informazioni si rimanda al lavoro di Forni e Poggianti, 2011. FIGURA 10 Schema del reattore sperimentale Jules Horowitz di Cadarache (Francia) Un grosso sforzo è stato fatto per il e posa in opera degli isolatori sismici reattore ad acqua IRIS (Internatio- nal Reactor Innovative and Secure) sviluppato da Toshiba-Westin- ghouse con un notevole contribu- to italiano; per lo sviluppo del suo sistema di isolamento sismico si è arrivati fino alla costruzione e pro- va di isolatori prototipici (Forni et al., 2009). Anche il piccolo reattore 4S (Super Safe, Small and Simple, sviluppato sempre da Toshiba- Westinghouse e candidato ad essere realizzato in Alaska) prevede FIGURA 11 Schema del reattore a fusione ITER in costruzione a Cadarache (Francia) l’isolamento sismico. Al momento e posa in opera degli isolatori sismici però questi due progetti sono stati “congelati”. Sempre nel campo uno sviluppo sostenibile in un futuro non lontano. Come dei reattori ad acqua è da citare lo studio effettuato da vedremo nel paragrafo successivo, praticamente tutti i ENEA e ENEL, in collaborazione con EdF, per lo studio nuovi progetti di reattori attualmente in fase di sviluppo dell’isolamento sismico del reattore francese EPR (Euro- prevedono l’isolamento sismico. pean Pressurized Reactor), che si pensava di realizzare in Ad oggi, sono comunque solo due i reattori in fase di Italia in 4 esemplari su tre siti (prima dell’incidente di costruzione con l’isolamento sismico, entrambi presso Fukushima e del referendum del 2012). L’isolamento si- il centro di ricerche di Cadarache, nel sud della Fran- smico avrebbe permesso di adattare il reattore alla mag- cia: il reattore sperimentale Jules Horowitz (JHR, Figura giore sismicità italiana senza modifiche significative al 10) e il reattore a fusione ITER (Figura 11). progetto originale (e di renderlo più sicuro). Nell’ambito del progetto europeo SILER (Seismic-Ini- Nuovi progetti tiated events risk mitigation in LEad-cooled Reactors), A partire dagli anni 90 sono iniziate attività di ricerca coordinato da ENEA (Forni et al., 2014) è stato svi- e sviluppo riguardanti la possibilità di isolare sismica- luppato il sistema di isolamento sismico dei reattori mente reattori veloci raffreddati al sodio quali l’ALMR raffreddati a piombo MYRRHA (Multi-purpose hybrid (Advanced Liquid Metal Reactor), il PRISM (Power Reac- research reactor for high-tech applications) e ELSY tor Innovative Small Module, poi divenuto S-PRISM) e lo (European Lead-cooled System). MYRRHA non è un

EAI Energia, Ambiente e Innovazione 5/2015 92 FIGURA12 Demonstrationgical ReactorforIndustrial smico delreattore ASTRID(AdvancedSodium Technolo diprogettazionefase ancheilsistemadiisolamentosi- Nello stesso WP8, sottoilcoordinamento diENEA, èin ge 8(Seismic Studies stato progettatodel nell’ambito daENEA Work Packa- di ELSY)è sismico diALFRED(simileaquello mento è prevista costruzione inRomania. Ilsistemadiisola- divenire ildimostratore di questa tecnologiaela cui Lead Fast Reactor European Demonstrator ), destinato a Il progetto ELSY sièpoievoluto inALFRED(Advanced spostamento diprogetto. di piombo, realizzatoallo inscalapienaetestatofino sviluppato unisolatore ingomma naturale connuclei rottura,ottimi risultati. fornendo Perè stato MYRRHA ve coneccitazionitri-direzionali a sperimentali fino Bearing tato perELSY(deltipoHDRB-High Damping Rubber In SILER, prototipi inscala piena dell’isolatore proget - diENEA. parte collaborazione esostegnodaAnsaldo conunaforte prototipo europeo direattore alpiombo, sviluppatoda prevista inBelgio. ELSYinvece versione èlaprima del “bruciatore” nucleari, discorie è lacuicostruzione reattore prototipo dipotenzamailprimo mondialedi

) sonostati realizzati esottopostisevere pro - PergentileconcessionediFIP-Industriale sismicodelreattore ELSY FIPnell’ambitodelProgetto SILERper l’isolamento conpiastre d’acciaio(Ø1,3m)realizzato dalpartner Isolatore ingommaadaltosmorzamentoarmato ) delprogetto europeoESNII Plus. ),il quale per - ti sutavola vibrante coneccitazionetri-direzionale, citato progetto INDEPTH sonostatisviluppatietesta- basse temperature einpressione. Nell’ambitodelgià li grosse tubature iningresso/uscita, avolte anchea ma piùfrequente èquellodidotare- digiuntiflessibi in genere isolatisingoli serbatoi; ilproble pertanto - petrolchimici, inunimpianto petrolchimico vengono Come discussonelparagrafo dedicatoagliimpianti Giunti pertubazioni incendi. denti comeallagamenti (anchealluvionietsunami)o atmosferici, einci- maanchedapossibiliintrusioni stesso gap deve essere protetto nonsolodagliagenti sione, tipicidegliimpiantiindustriali. Inoltre, anchelo oadelevatainfiammabili/tossici temperatura epres- verso è il caso di grosse tubazioni contenenti liquidi civili)degli edifici noncreano difficoltà. particolari Di- Ovviamente cavi epiccoletubazioni(tipiche elettrici spostamenti relativi fra incasodisisma. ledueparti positi giuntidiespansioneingrado diassorbire gli che attraversano ilgap dovranno essere dotatediap- isolata. allaparte (gap) intorno Lereti impiantistiche zontali eprevedere unappositospaziodiseparazione necessità diaccettare- significativi spostamentioriz Abbiamo la vistochel’isolamentosismicocomporta Elementi diinterfaccia paragrafo successivo). isolatadalterrenoparte adiacenti(vedio dagliedifici perattraversare necessari faccia ilgap che separa la spostamenti orizzontali,di inter- maancheglielementi 12), adatti a sopportare elevati verticali egrossi carichi sismicidigrosseisolatori solo non (Figuradimensioni (beyond design margini disicurezza neiconfronti dieventi imprevisti ta protezionesismica agliimpiantinucleari, ampi con gradoin è sismico l’isolamento che comple difornire I succitatiprogettidimostratohanno ESNII Plus SILERe Poggianti etal. (2015). di questiduereattorisolamento allavoro sirimanda di per ilJHReITER).sull’i- Per informazioni maggiori prototipiciisolatori in neoprene (similia quelli utilizzati previstaè di sperimentale la qualifica e lacostruzione ). Inoltre, inSILER sono stati sviluppati EAI Energia,AmbienteeInnovazione 5/2015 - 93

Research & development giunti prototipici installati su di un segmento di una grossa tubazione in scala piena (per liquidi a temperatura ambiente e non in pressione), in grado di compensare spostamenti fino a 80 cm (Figura 13). Tale tecnologia è stata estesa, nell’ambito del già citato progetto SILER, ad una tubazione contenete vapore a 450 °C e alla pressione di 180 bar, rappresen- tante un segmento prototipico della linea che collega il reattore ELSY alle turbine, situate in un edificio non isolato adiacen- te. Le severissime specifiche di progetto richiedevano di acco- modare lo spostamento in caso di terremoto estremo, tre volte superiore allo spostamento di progetto (90 cm). Il giunto è stato testato presso il FIGURA 13 Giunti di espansione sviluppati nell’ambito del progetto INDEPTH laboratorio ELSA del JRC di Ispra dal partner BOA per assorbire spostamenti relativi fino a 80 cm in serbatoi (Figura 14) in condizioni pseu- isolati sismicamente in impianti petrolchimici dodinamiche ed ha superato brillantemente il collaudo. La tubazione presa in esame nel progetto SILER costituisce ovviamente il caso più severo che si possa presentare in un reattore, quando l’isolamento è esteso a tutta l’i- sola nucleare.

Altri componenti Gli isolatori sismici sviluppati nel progetto SILER sono stati testati fino al limite di rottura, prossimo ad una deformazione a taglio del 300%. Siccome lo spostamento assunto a progetto corrisponde ad una deformazione del 100%, questo comporta un margine di sicurezza di un fattore 3 in caso di evento inatteso. Si è ovviamente deciso di sfruttare tutto il margine di sicurezza a dispo- FIGURA 14 Giunti di espansione sviluppati nell’ambito del progetto SILER dal partner BOA e testati presso sizione per lasciare l’edificio isolato libero di muoversi il laboratorio ELSA del JRC di Ispra. La corretta in caso di terremoto. Il gap antisismico viene pertanto disposizione di 2 giunti permette di assorbire, ad avere una larghezza dell’ordine di grandezza di 1 m. nella tubazione che porta il vapore dal reattore ELSY In SILER è stato considerato il problema della protezio- alla turbina, spostamenti relativi orizzontali fino a 90 cm ne di un gap antisismico così ampio, che deve essere Per gentile concessione di BOA e JRC Ispra protetto da un sistema mobile in grado di compensare

EAI Energia, Ambiente e Innovazione 5/2015 94 La realizzazione diunadoppia piastra di fondazione suunagrande distribuito superficie.uniformemente dazioni relativamente semplici, è inquantoilcarico poggia direttamente sulterreno- ocomunquesufon petrolchimici, dove deiserbatoi lamaggior parte sentito negli impiantito sismico è particolarmente Il problema deicostidiapplicazionedell’isolamen- Impianti petrolchimici Costi nucleari. mai statopresocomunque in considerazione in impianti dispositivi, pocofrequente civili,in edifici anche è non direttol’urto fra lanave elabanchina. L’utilizzo ditali spositiviai fender simili dimostrato chetalecompitopuòessere svolto dadi- inattesi,al disopra molto dellimitediprogetto. Siè il murodel terreno dicontenimento in casodieventi mortizzare chesiavrebbe l’urto fra isolatoed l’edificio Infine, inSILERèstata analizzata lapossibilitàdiam- brante dell’ENEA(Figura 15). MAURER,dal partner èpoistato testato sulla tavola vi- livelloaltezza del dell’acqua). Ilcoprigiunto, sviluppato lagamentistato considerato(è di 2 m con alluvione un e incidenti, eimpermeabilità ancheneiconfronti dial- contemporaneamentenendo adeguata resistenza a urti - for di ±90cm bidimensionali orizzontali spostamenti FIGURA15 CoprigiuntodelgapsismicodiELSY, sviluppatodalpartnerMAURERetestato sullatavolavibranteENEA utilizzati nei porti per evitare per porti utilizzatinei sima deltotale. ni, cherappresentano comunqueunafrazione bassis- stimento. Esistonooggi alcunedecinediapplicazio- convenienterisulta anchecomeprotezione dell’inve- (LNG),gas liquefatti periqualil’isolamentosismico equelliper eccezione ipiùcostosiserbatoisferici visto nelparagrafo agliimpiantipetrolchimici, fanno ediconseguentiincendièalto.pericolosi Comesiè remoto. diliquidi difuoriuscite Ovviamenteilrischio tando anchelaperdita delcomponenteincasoditer- all’irrobustimentoci siaffida convenzionale, accet- logia aquestestrutture, perlacuiprotezione sismica rende antieconomical’applicazionediquestatecno- grosso spessore el’utilizzo digrandi sismici isolatori re civilialloro necessarie inserimento: doppiapia- sismici, agliisolatori non èdaattribuirsi maalleope- da notare delcostoaggiuntivo chelamaggior parte trascurabile separagonato a quello complessivo. È meno per i reattori più piccoli), con un costo quasi lo stessoordine digrandezza deiserbatoi LNG (al- estensione relativamente limitata) lacuimassaèdel- possibileproteggereinfatti l’intera isolanucleare (di all’impiantopetrolchimico.rispetto Inquestocasoè vato costodirealizzazione elamaggior compattezza potenzialmente più pericolosi, ma anche perl’ele- are, non soloperlapossibilitàdiincidentirilevanti Diverso il caso di una centrale è certamente nucle- Centrali nucleari EAI Energia,AmbienteeInnovazione 5/2015 95

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stra di fondazione e muro laterale per il contenimen- Conclusioni to del terreno, equivalenti a migliaia di metri cubi di cemento armato aggiuntivi. Le centrali nucleari sono state fra le primissime strutture Per le due centrali storiche di Cruas e Koeberg, il bi- oggetto di applicazione dell’isolamento sismico, non solo lancio economico è stato certamente positivo perché, per l’efficace riduzione della componente orizzontale in assenza di isolamento, avrebbero dovuto essere in- dell’accelerazione, ma grazie soprattutto alla possibilità teramente riprogettate tutte le strutture e tutti i com- di standardizzare il progetto e renderlo praticamente in- ponenti. Gli attuali reattori JHR e ITER costituiscono dipendente dalla sismicità del sito di costruzione. Tale eccezioni perché, in quanto macchine sperimentali, possibilità costituisce un indiscusso vantaggio per im- hanno costi elevati (addirittura ‘astronomici’ nel caso pianti industriali complessi destinati ad essere realizza- di ITER) e non consentono di fare una valutazione reti in ogni parte del mondo e la cui progettazione richie- alistica dell’incidenza del costo dell’isolamento sismi- de tempi lunghi e importanti investimenti. co. Per il succitato reattore IRIS (Forni et al, 2009), ca- L’isolamento sismico è una tecnologia senz’altro matu- ratterizzato da dimensioni ridotte (50 m di diametro), ra, ormai da anni, per applicazioni ad impianti a rischio il costo è stato valutato in circa l’1% del complessivo. di incidente rilevante, rallentata solo da considerazio- Tale valore è da considerarsi un ragionevole ordine di ni economiche, spesso incomplete e ingiustificate, e grandezza anche per impianti più grandi (anche se, al dall’assenza, per anni, di chiare normative. l momento, non ci sono significativi dati disponibili per Massimo Forni fare valutazioni complete). ENEA, Laboratorio ingegneria sismica e prevenzione dei rischi naturali

Seismic isolation of plants at risk of a severe accident

abstract More and more devastating earthquakes struck every year our planet. Many of these, though occurring in areas considered at high risk of earthquakes, far exceed the levels required by law. The industrial plants subjected to risk of severe accident, in particular petrochemical and nuclear power plants, are particularly exposed to this risk because of the number and the complexity of the structures and critical components of which they are composed. For this type of structures, anti-seismic techniques able to provide complete protection, even in case of unforeseen events, are needed. Seismic isolation is certainly the most promising technology of modern antiseismic as it allows not only to significantly reduce the dynamic load acting on the structures in case of seismic attack, but to provide safety margins against violent earthquakes, exceeding the assumed maximum design limit.

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