di Davide Balestri
Mi ero ripromesso di trattare l'argomento del nucleare giapponese una volta che la situazione sarebbe stata chiusa.
Ma vale la pena farlo ora per analizzare bene quanto sta accadendo in Giappone senza troppi giri di parole. La situazione è molto grave per il fatto che i reattori della centrale di Fukushima 1, la più vicina all'epicentro del terremoto, hanno problemi di raffreddamento alle barre del nocciolo, il che non esclude un rischio radiologico per la popolazione circostante.
Riassumiamo brevemente il tutto: con il terremoto i reattori nucleari delle centrali giapponesi sono stati spenti, ma le pompe che dovevano garantire il raffreddamento sarebbero dovuto rimanere in funzione, perché, anche dopo lo spegnimento è necessario asportare il calore residuo delle reazioni di fissione dei neutroni “ritardati”, cioè di quei neutroni i quali vengono emessi da elementi “progenitori”,in ritardo rispetto a quelli che sostengono la reazione a catena. In poche parole anche se la reazione catena è interrotta, alcuni neutroni emessi in ritardo da specifici emettitori continuano a generare calore in maniera lentamente decrescente: per un po', anche a reattore spento, è necessario fornire refrigerante per il tempo necessario a raggiungere uno “spegnimento freddo”, ovvero reazione a catena arrestata con temperature sotto i 100° C.
Il problema è stato generato da due eventi altamente improbabili, ma comunque non impossibili, che hanno portato al malfunzionamento di due circuiti di refrigerante. Si parla di uno dei più grandi terremoti registrati in Giappone e nella storia dell'uomo, assieme allo tsunami di 10 metri da esso generato.
Il primo circuito di refrigerante, il principale, è stato messo fuori uso dal terremoto, che ha interrotto l'erogazione della corrente elettrica, mentre il generatore del circuito di refrigeramento di emergenza dallo tsunami seguito a 60 minuti: i progettisti della centrale avevano messo il generatore di emergenza a circa 6 metri dal livello del mare in accordo con i registri storici degli tsunami. Il terzo rimasto era di per sé insufficiente a mantenere il livello di refrigerante alto nel reattore.
Il BWR, ossia Boiling Water Reactor, ha una configurazione tale per cui si crea un regime di ebollizione controllata dell'acqua moderante permettendo al committente della centrale di risparmiare sulle spese di un generatore di vapore. Dunque se non si rimuove il calore dal vapore adeguatamente il livello dell'acqua liquida si abbassa, e le barre di combustibile si scoprono raggiungendo temperature che possono portarle a fusione. A fusione diventa tutto problematico, perché non si riesce più a controllare il calore sprigionato dalla reazione e dunque a prevedere come si comporterà il combustibile fuso.
Esplosioni atomiche sono fisicamente impossibili, poiché queste sono realizzate con concentrazioni di materiale fissile altissime, che negli ordigni sono generate dall'innesco di esplosioni di cariche speculari che comprimono il materiale in un punto facendo così che l'incremento di potenza sia enorme da dare un'esplosione atomica. Ma in nessun caso il nucleare utilizzato per scopi pacifici può dare luogo a queste esplosioni.
Tuttavia, come si è visto a Fukushima, se la temperatura è sufficientemente alta, grazie anche alla mediazione del metallo delle barre di zircalloy, si può arrivare all'elettrolisi catalitica dell'acqua iniettata per la refrigerazione, generando idrogeno gassoso che alza la pressione nei due edifici di contenimento. Facendo sfiatare l'idrogeno si sono innescate le esplosioni che hanno aperto le gabbie di contenimento esterne dei reattori, e danneggiato il cupolone interno del numero 2.
Ora finché non si arriva alla fusione del nocciolo in quest'ultimo, la situazione è relativamente sotto controllo, perché il vessel(il guscio) che contiene il reattore tiene il combustibile all'interno.
La situazione è pericolosa non per le esplosioni, ma per l'immissione nell'ambiente di nuclidi radioattivi che potrebbero entrare nelle catene alimentari della popolazione aumentando l'incidenza di tumori. Al momento le principali fughe radioattive sono state di vapore ricco di trizio, ovvero vapore “pesante” che emette radiazioni beta a bassa energia, non di alta pericolosità. Questo è confermato dal fatto delle pesanti fluttuazioni di radioattività che si hanno in concomitanza di incendi ed esplosioni, che scemano tuttavia poi nelle ore seguenti, perché il trizio diffonde in atmosfera, e la sua pericolosità decresce. Per ora se le nubi radioattive sono queste, si può stare relativamente tranquilli: dico relativamente perché la situazione è in evoluzione ed è presto per tirare le somme.
Il problema ora è dunque raffreddare i reattori per evitare ulteriori danni: i tecnici giapponesi ricorrono al pompaggio dell'acqua di mare a causa delle disfunzioni dei sistemi principali di rimozione del calore. Si sono provati i più svariati tentativi, iniettando acqua dai sistemi anti-incendio, dagli elicotteri e da idranti.
Il personale tecnico giapponese ha fatto sapere che presto la centrale verrà riallacciata alla linea elettrica e questo probabilmente renderà in grado di ripristinare i circuiti primari di raffreddamento.
Le considerazioni da fare su questi incidenti non sono di rinunciare al nucleare, unica fonte in grado di rimpiazzare parte della frazione di mercato per ora occupata dal gas naturale, ma quella di capire cosa non ha funzionato per apportare migliorie a quanto si conosce: in primo luogo bisogna tenere presente che quanto è accaduto, è dovuto ad eventi naturali avvenuti in una sequenza idonea da causare il collasso del sistema di raffreddamento della centrale. I sistemi di sicurezza erano quelli di uno standard di quaranta anni fa, quando ancora era in uso la seconda generazione.
Tuttavia siccome non esiste l'impossibilità assoluta dell'evento, era necessario aumentare le sicurezze sul sistema di raffreddamento utilizzando ridondanze come nelle centrali AP1000 dell'americana Westinghouse: sono previsti addirittura 4 circuiti di refrigeramento ridondanti.
Un'altra considerazione è da fare sulla natura stessa del BWR che ha problematiche legate appunto all'evaporazione, che, fuori controllo, può portare al surriscaldamento delle barre. Molto migliori i reattori ad acqua pressurizzata(PWR), in cui l'acqua non viene fatta evaporare: questi sono ad esempio gli EPR europei e gli AP1000 americani.
Inoltre per l'età della centrale, come emerso dal Sole 24 ore, è possibile che a Fukushima mancasse una sorta di marmitta catalitica al di fuori del contenitore del vessel, la quale contiene come metallo catalizzatore il palladio, che fa ricombinare idrogeno e ossigeno senza esplosioni. Essa è stata introdotta dopo l'incidente di Three Miles Island del '79, quindi potrebbe non essere presente nella centrale: questo potrebbe voler dire che le esplosioni dovute all'idrogeno sarebbero potute benissimo essere evitate.
Queste sembrano essere le soluzioni che verranno prese anche in sede europea, perché al momento nessuno saggiamente ha intenzione di uscire da un programma nucleare, visto che alternative per sottrarre frazioni di mercato ai combustibili fossili non ce ne sono.
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