CRONACA

Quanto ci vuole a fermare una centrale nucleare?

Intervista all’ingegnere nucleare Juan Esposito, dell’INFN

TERREMOTO – A sette giorni dal cataclisma che ha devastato il Giappone, nella centrale nucleare di Fukushima si continua a lavorare per scongiurare la tragedia nella tragedia. Il livello di allerta è salito da 4 a 5 nella scala internazionale INES, lo stesso punteggio dell’incidente statunitense di Three Miles Island, meno due dell’esplosione di Chernobyl. Ora la priorità assoluta a Fukushima è abbassare la temperatura nel nocciolo (core) dei reattori 1, 2 e 3 e nella piscina dove sono stoccate le barre di combustibile esausto del reattore 4, fermo per manutenzione programmata da qualche mese.

Dopo il violento sisma dell’11 marzo, nell’intero impianto è mancata l’alimentazione elettrica per attivare i sistemi principali per la refrigerazione d’emergenza dei reattori. L’onda di tsunami, sopraggiunta successivamente dal mare, ha spazzato via i sistemi ausiliari basati su grossi motori diesel. Si è dovuti ricorrere a elicotteri e idranti nel disperato tentativo di raffreddare i reattori. Anche se i livelli di radioattività ambientale sembrano in calo rispetto ai giorni scorsi, colonne di fumo bianco (vapore acqueo che fuoriesce dagli edifici dei reattori e che trasporta particelle radioattive) continuano a salire sopra Fukushima. È una corsa contro il tempo. I prossimi due-tre giorni, infatti, saranno decisivi. Si farà di tutto per riportare la situazione sotto controllo e scongiurare l’eventualità peggiore: la fusione parziale o totale del nocciolo di uno dei reattori.

Ma perché è così impegnativo fermare una centrale nucleare? Ce lo spiega Juan Esposito, ingegnere nucleare dei Laboratori Nazionali di Legnaro (Padova) dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN). “Quando l’11 marzo è scoppiato il terremoto, nella centrale i sistemi automatici di arresto hanno funzionato correttamente secondo le procedure, interrompendo la reazione a catena di fissione nucleare. Sono scattati i sistemi d’emergenza, comandati elettricamente, per proseguire il raffreddamento. Quando s’interrompe la reazione di fissione nucleare, il calore negli elementi di combustibile del reattore, la cui temperatura è di circa 800 °C, non crolla a zero immediatamente. C’è la cosiddetta potenza di decadimento, il calore sprigionato dal decadimento delle scorie, che scende con legge esponenziale. Ad una settimana dall’incidente tale valore è sceso notevolmente, portandosi a circa un millesimo della potenza termica in condizioni di normale funzionamento. Nel momento in cui i reattori sono entrati in avaria, la potenza era di circa 2.200 megawatt, ora siamo a livello di un megawatt”, spiega l’esperto. “Questa potenza deve comunque essere asportata. Se non fosse così il calore di decadimento continuerebbe a scaldare il combustibile, danneggiando e rischiando di distruggere le incamiciature all’interno delle  quali sono infilate le pasticche di ossido di uranio (UO2), il vero e proprio combustibile fissile. Se l’incamiciatura dovesse rompersi, rilascerebbe i prodotti della fissione, altamente radioattivi”.

Normalmente, in una centrale come Fukushima, del tipo ad acqua bollente (BWR), la temperatura del nocciolo viene mantenuta costante dall’acqua di raffreddamento che entra all’interno del vessel (il contenitore di acciaio) del reattore. Quest’acqua, dopo esser passata nel nocciolo, si trasforma in vapore che viene essiccato e purificato, quindi entra in turbina e produce energia elettrica. “L’acqua è fondamentale per continuare il raffreddamento”, prosegue Esposito. “Ecco perché da giorni si pompa acqua, miscelata con acido borico per assorbire i neutroni e evitare il re-innesco della fissione. Addirittura, a mali estremi si è usata acqua di mare, a costo di perdere irrimediabilmente i reattori, per la mancanza di reperire enormi quantità di acqua pura demineralizzata. Se si riuscirà ad abbassare notevolmente la temperatura, al di sotto dei 100 gradi centigradi, allora la situazione sarebbe risolta e il pericolo più estremo scampato. Infatti a quel punto, non ci saranno più emissioni di vapore verso l’esterno, in quanto la temperatura dei noccioli sarà talmente bassa da non far più evaporare l’acqua”.

Il vapore bianco che fuoriesce dagli edifici delle unità 2 e 3 porta in atmosfera i prodotti di fissione. Questo sta succedendo perché il terremoto ha danneggiato l’edificio di contenimento che dovrebbe isolare integralmente il reattore dall’ambiente esterno.

Per fortuna, il vento gioca a favore. Spira verso l’oceano, portando via la nube contaminata. La situazione nelle ultime ore non sembra più così critica. Secondo l’Agenzia nucleare giapponese il livello di radiazioni nella centrale nucleare di Fukushima Daiichi è sceso a 20 millisievert per ora, l’equivalente di 1.000 radiografie in un anno (di norma un individuo è esposto a 3 millisievert di radiazione ambientale in un anno). Nei giorni scorsi, sono state toccate quote superiori a 400 millisievert per ora. “È molto positivo, e permette alle squadre di soccorso di passare più tempo sul posto per ripristinare la corrente elettrica”.

Nella peggiore delle ipotesi, non si esclude lo scenario limite: un sarcofago di cemento per coprire i reattori, come si fece a Chernobyl. Plausibile? “Al momento è un’ipotesi molto remota. Nell’incidente di Chernobyl, fu un’opzione obbligata. Ma in Giappone non ci sono le stesse condizioni, per quanto ci sia stato un rilascio significativo di radioattività nell’ambiente. Inoltre, prima di costruire un sarcofago i valori di radioattività dovranno scendere ancora”.

Se  tutto andrà per il meglio, che ne sarà di Fukushima? “È un sito importante per il Giappone, che in questo momento non può permettersi di rinunciare a quel 25% di energia elettrica prodotta dalle sue 54 centrali nucleari. Scampato il pericolo, si farà un’ispezione a Fukushima per stimare i danni e valutare la riparazione. Probabilmente già nei prossimi giorni, torneranno in funzione i reattori 5 e 6, che erano spenti per manutenzione al momento del sisma e sono rimasti pressoché intatti”.

8 Commenti

  1. Se ben 54 centrali nucleari producono solamente il 25% dell’energia elettrica di cui fabbisogna il Giappone, allora in Italia quante se ne dovrebbero costruire? Considerando anche il fatto che prima di essere a pieno regime e compensare la spesa di costruzione saranno ormai vetuste e da rimodernare prima che facciano danni come è successo in Giappone e in Russia, eventi che dovrebbero essere da monito.
    Mi chiedo: possibile che non siano attuabili in nessun modo progressi importanti con le energie alternative che non siano così pericolose?

    1. Purtroppo i numeri sono impietosi.
      L’energia nucleare è costosa da installare e da dismettere, ma l’impatto sulla salute che hanno le centrali termoelettriche è qualche migliaio di volte peggiore. E’ tollerato dall’opinione pubblica solo perché i morti causati sono diluiti nel tempo piuttosto che concentrati in grandi incidenti, ma il solo termoelettrico (in particolare a carbone) si stima che ogni anno faccia circa 7’000 vittime in Italia. Ogni anno.
      Con l’idroelettrico abbiamo già sfruttato praticamente ogni salto sfruttabile di Alpi e Appennini, ci resterebbe qualche impianto ad acqua fluente su qualche fiume di pianura, ma non ci si fanno miracoli. E riguardo alla pericolosità direi che di vittime ne ha fatte parecchie sia da noi che in Giappone, anche senza scomodare Banquiao http://it.wikipedia.org/wiki/Diga_di_Banqiao

      Il fotovoltaico ha ancora bisogno di pesanti incentivi per convincere qualcuno ad investirci (e ogni settimana qualcuno cade da un tetto), l’eolico pure e di siti ventosi non ne abbiamo molti in Italia, le biomasse alla fine dei conti forse causano più problemi di quanti ne risolvano… Potremo sicuramente fare qualcosa di meglio con il solare termodinamico, ma a patto di sacrificare porzioni di territorio non piccole.
      Quanto ad intaccare quel 70% abbondante di energia elettrica che attualmente produciamo bruciando combustibili fossili allo stato attuale secondo me il nucleare resta la sola opzione.
      Inserisco un link ad un articolo di tre anni fa sulla mortalità causata delle varie fonti: http://nextbigfuture.com/2008/03/deaths-per-twh-for-all-energy-sources.html

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  3. Perché non usare l’elio liquido per raffreddare il reattore? Un quantità sufficiente da raffreddare il reattore senza danneggiare la struttura?

    1. Forse si è persa di vista la situazione intorno a Fukuchima: strade distrutte, linee elettriche interrotte, acquedotti interrotti, scarsità di gasolio e benzina… Hanno difficoltà a pompare della semplice acqua, c’è bisogno di dire altro?

      Inoltre l’elio liquido (o più probabilmente l’azoto liquido) produrrebbe uno shock termico notevolissimo alle strutture in cemento armato che circondano il reattore e se entrassero in forma liquida in qualche interstizio svilupperebbero enormi pressioni nel passaggio alla fase gassosa. Hai presente le bottiglie bomba al ghiaccio secco?

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