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Rosebud, Dublin, Ireland – Year 7º. Breaking News

Trent’anni da… CHERNOBYL

AFORISMI MEMORABILI – QUOTES TO REMEMBER


Uno stupido che cammina va più lontano di dieci intellettuali seduti.
(Jacques Séguéla)

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No, niente appello! Qui non si tratta di riformare una sentenza, ma un costume. (…) Accetto la condanna come accetterei un pugno in faccia: non mi interessa dimostrare che mi è stata data ingiustamente.

Giovannino Guareschi (lo disse dopo la sentenza di condanna ricevuta per l’accusa di diffamazione mossagli da Alcide De Gasperi)

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Diario dai giorni del golpe bianco (paperback) di Rina Brundu .

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PERLE DI ROSEBUD – LISTA AGGIORNATA DEI DERETANI INAMOVIBILI

Resistere, resistere, amico mio, con un popolo di pecore la vittoria del lupo non potrà che essere questione di tempo.

(Clicca qui per conoscere tutti i deretani di cui sopra)

PERLE POLITICHE – SENILITÀ, OKAY, MA SE DOVESSI DIVENTARE RENZISTA…

…portarmi dal veterinario e sopprimermi subito, please!

(Clicca qui per leggere tutto)

chernobyl3di Roberto Renzetti.
 

Intendo ricostruire la sequenza degli eventi che hanno portato al più grande disastro del nucleare civile della storia, quello di Chernobyl. Per quanto possibile darò solo valutazioni tecniche lasciando le politiche ad altro eventuale articolo. Non entrerò neppure in cronache del terrore lasciando stime di morti, feriti, irradiati ad altri.

IL 26 APRILE 1986 ...

                    Per noi tutto iniziò due giorni dopo, il 28 aprile del 1986, quando alle 17:58 l'ANSA diramò per la prima volta la notizia che, in Scandinavia, erano stati rilevati alti livelli di radioattività. I sistemi di controllo della centrale nucleare di Forsmark, 150 Km a nord di Stoccolma, avevano registrato picchi notevoli di radioattività su uno degli addetti all'impianto. Fu emergenza in quella centrale e furono immediatamente evacuate 600 persone. Solo poco dopo si accorsero che le forti anomalie non provenivano dalla loro centrale. Il responsabile dell'Istituto nazionale di ricerca per la difesa, Ingemar Vintesved, dichiarò alla radio svedese: "Crediamo che provenga dall'Unione Sovietica, forse da una centrale nucleare". Quasi subito l'ente sovietico per l'energia atomica faceva sapere all'Ambasciata di Svezia a Mosca che non aveva notizia "di incidenti in centrali nucleari sovietiche". La sera stessa però l'agenzia di stampa sovietica, la Tass, diffuse un comunicato in cui per la prima volta si ammetteva l'incidente: "Il danneggiamento di un reattore ha provocato oggi un incidente nella centrale nucleare di Chernobyl, nella regione di Kiev, in Ukraina. Si sta dando aiuto a coloro che sono stati colpiti".

                    L’incidente era avvenuto due giorni prima ed il 28 era già in fiamme. L’esplosione era avvenuta sabato 26 aprile, all’ 1:23 dopo mezzanotte. Nell’arco di due giorni, spinta verso alta quota dal calore sviluppato, aveva iniziato ad espandere il carico radioattivo per gran parte dell’Europa. Il TG 1 della sera del 28 dette per la prima volta pubblicamente la notizia. La nube radioattiva che all’inizio si era diretta verso il Nord Europa, si dirigeva ora verso il Centro Sud. Il 30 aprile inizierà ad interessare le Alpi ed il 2 maggio avrà coperto l’intera penisola. Il 4 maggio la lascerà per riaffacciarsi, secondo i capricci delle correnti d’aria, il 6 maggio.

                    Iniziarono polemiche che divennero subito politiche. In sostanza si diceva che il nucleare dell’Est era assolutamente inaffidabile. Questa campagna proseguì per un poco ma poi rallentò bruscamente perché si era capito che demonizzare quel nucleare non faceva gli interessi del nucleare occidentale. Sarebbe stato un lavoro titanico lo spiegare il perché un nucleare si e l’altro no. Più semplicemente i cittadini pensavano ad un solo nucleare. Ma di questo ho annunciato che non mi occupo. E’ invece interessante osservare che il silenzio delle autorità tecniche e politiche sovietiche fu esattamente identico a quello di ogni altra autorità tecnico politica del mondo di fronte ad incidenti di questo tipo. Vedremo che così accadde negli USA per vari incidenti tra cui Three Mile Island ed osservo che, durante i drammatici giorni di Chernobyl, una centrale nucleare tedesca ebbe un incidente con emissione di radioattività che non denunciò agli organismi preposti fidando di nascondere tale radioattività dietro la nube di Chernobyl.

                    Ma cosa accadde all’Unità 4 di Chernobyl?

LA CENTRALE

                    Intanto occorre dire che a Chernobyl erano localizzati in un unico sito 4 reattori nucleari (e due erano in costruzione al momento dell’incidente). Tutti e quattro erano BMRK 1000. Le unità 1 e 2 erano state costruite tra il 1970 ed il 1977, mentre le Unità 3 e 4 con stesso disegno erano state completate nel 1983.

                   Quindi l’Unità 4 di Chernobyl era un reattore RMBK – 1000 che funziona ad uranio naturale leggermente arricchito (intorno al 2%), ha la grafite come moderatore, utilizza l’acqua per il raffreddamento. Da notare ora che moderatore e refrigerante sono diversi. Inoltre questa filiera (come le altre della serie RMBK e VVER) è priva della cupola di contenimento. Riporto qui delle figure, alcune già viste, per avere ben presente le diverse caratteristiche del reattore RMBK.

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Figura 1

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Figura 2

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Figura 3

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Figura 4

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Figura 5

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Figura 6

La diversità tra moderatore e refrigerante gioca un ruolo di primo piano.  Nei reattori a pressione VVER (e anche nei PWR occidentali), quando si perde l’acqua di raffreddamento diminuiscono le reazioni nucleari a catena perché non vengono più rallentati neutroni: in questo caso le barre di controllo sono un secondo sistema di sicurezza. Ma quando il moderatore è grafite e si perde l’acqua di raffreddamento, i neutroni continuano ad essere rallentati dalla grafite e le reazioni a catena proseguono indisturbate.  In questo caso è decisivo l’inserimento rapido delle barre di controllo che assorbono neutroni. Però la velocità di inserimento delle barre dipende dalla fornitura elettrica. Ma la perdita improvvisa di acqua può originare un black-out. Cosicché diventa indispensabile un secondo sistema elettrico di emergenza che controlli separatamente ogni gruppo di barre di controllo (dalle 30 alle 36 per ogni gruppo).

                     Il corpo di tali reattori RBMK è costituito da circa 2500 blocchi di grafite (oltre 1500 tonnellate), che ha il ruolo di moderatore, all’interno dei quali sono ricavate le aperture nelle quali sono inseriti i canali del combustibile. Tali canali, in numero di circa 1700, sono costituiti da tubi, all’interno dei quali sono disposti, in due fasci di barre sovrapposti, gli elementi di combustibile che vengono direttamente lambiti dall’acqua refrigerante.

                    Il sistema di refrigerazione è costituito nel suo insieme da due circuiti indipendenti, funzionanti in parallelo, ognuno in grado di raffreddare una metà del nocciolo. Il reattore RMBK è dotato di un sistema di refrigerazione di emergenza, mentre non è dotato di un sistema di contenimento ma di un sistema di confinamento compartimentato. Si tratta in pratica di varie stanze che circondano il reattore dentro le quali si sarebbe dovuta espandere la radioattività che l’incidente massimo previsto nel progetto avrebbe rilasciato.

                    Vi è poi una lentezza esagerata nell’inserimento delle barre di controllo (20 secondi contro meno di 2 secondi di tutti gli altri reattori nucleari al mondo). Inoltre questi reattori non hanno barre di emergenza ad inserimento rapido. Le barre di controllo, costituite di carburo di boro, hanno all’estremità una punta in carbonio che, nella fase iniziale di inserzione delle barre, inizia ad aggiungere reattività, invece di diminuirla. La montagna di grafite del moderatore ha la proprietà di infiammarsi all’aria libera con la conseguenza di rendere facile la dispersione nell’atmosfera delle sostanze radioattive che sono a suo contatto. Infine, come accennato, i reattori RMBK non posseggono né dispositivi di purificazione delle emissioni gassose né edificio di contenimento : un simile edificio avrebbe almeno, nel peggiore dei casi, diminuito notevolmente e rallentato la fuoriuscita di radioattività nell’ambiente.

                    Il nocciolo è alto circa 7 metri ed ha un diametro di circa 12 metri. Vi sono 4 pompe di raffreddamento principale, una delle quali è sempre pronta ad essere azionata. Le barre di controllo sono 211.

                    La più importante caratteristica di questo reattore è di possedere una grande instabilità a basse potenze. Ciò significa che, se la potenza aumenta o il flusso dell’acqua diminuisce, c’è un aumento di produzione del vapore nei canali in cui è contenuto il combustibile, cosicché i neutroni che saranno stati assorbiti dall’acqua più densa, origineranno ora un numero maggiore di fissioni nel combustibile . Comunque, all’aumentare della potenza, aumenta la temperatura del combustibile e questo ha l’effetto di ridurre il flusso di neutroni (coefficiente di combustibile negativo). L’effetto complessivo di queste due opposte  caratteristiche varia con il livello di potenza. Quando si opera normalmente ad alta potenza, predomina l’effetto temperatura, di modo che non hanno luogo escursioni di potenza per eccessivo surriscaldamento. Ma a potenze più basse, a meno del 20% di quella massima, l’instabilità è dominante ed il reattore diventa  propenso ad improvvisi sbalzi di potenza. Questo sarà il maggior fattore che influirà sull’incidente.

                    Tra l’altro c’è da osservare che non si era previsto un incidente come quello poi accaduto. Data la grandezza e complessità del reattore si pensava solo a problemi localizzati in qualche barra o tubo. In tal caso si era pensato all’ inserimento di barre di controllo intorno al tubo o alla barra danneggiate; in tal modo si fermavano le reazioni da quelle parti; dopodiché sarebbe stato possibile ritirare le parti difettose senza la necessità di fermare il reattore.

                    C’è solo da accennare alla delicatezza della situazione politica tra i due blocchi in epoca di guerra fredda. Ciò comportò vari problemi di silenzi e mezze verità calibrate. Anche il KGB intervenne come si può leggere  qui (in inglese).

L’ESPERIMENTO

                    Il reattore RBMK è diviso in due sezioni, ciascuna delle quali collegata ad un turbogeneratore (Figura 1). Con tale disegno è possibile fermare metà reattore con il suo turbogeneratore. Eravamo in questa condizione di fermo al 50% il 25 aprile 1986, per operazioni di normale manutenzione dell’Unità 4. Si pensò di sfruttare questo fermo per fare l’esperimento seguente: nel caso si fosse avuto un qualunque abbassamento di potenza, la turbina e l’alternatore funzionanti al minimo sarebbero stati in grado di dare potenza elettrica sufficiente per mettere in funzione i dispositivi di emergenza, le pompe per il raffreddamento dell’acqua del nocciolo, fino a che non si fossero messi in funzione i generatori diesel che avrebbero provveduto allo scopo ? Il fine di questi test era il determinare se il raffreddamento del nocciolo sarebbe stato assicurato lo stesso nel caso di abbassamenti fortuiti di potenza. Già si erano fatte precedenti prove, in altri periodi di fermo parziale del reattore,  ma non si era addivenuti a conclusioni soddisfacenti. La ripetizione dell’esperimento si originava ora per aver aggiunto al sistema uno speciale generatore di campo magnetico, appunto, da provare. Quando si decise di mettere in pratica il test non vi fu coordinamento tra coloro che dovevano fare l’esperimento e coloro che erano incaricati degli impianti di sicurezza del reattore. Questi ultimi non erano stati avvertiti del test e del suo pericolo potenziale. Il programma dell’esperimento prevedeva la chiusura dei sistemi di raffreddamento di emergenza del nocciolo (ECCS), sistemi che avrebbero fornito l’acqua in caso di emergenza. Questa cosa non ebbe poi grande rilevanza per il succedersi degli eventi catastrofici, ma mostra a quale livello di incoscienza si operava relativamente a questioni di sicurezza.

                    Vi era invece un’altra questione alla quale non si è mai data soddisfacente risposta. Perché fare il test al momento del fermo del reattore, con il medesimo avente ancora  un 75% di barre di combustibile quasi esaurite e quindi molto avvelenate dalla miriade di prodotti di fissione, cioè da isotopi radioattivi (con l’aggravante dell’avvelenamento da Xenon che discuteremo nel paragrafo seguente)? Sarebbe stato molto più adeguato il periodo successivo alla ricarica ed all’eventuale mantenimento, perché, in ogni caso, sarebbe stato necessario provare il reattore prima di immetterlo di nuovo nella rete.

L’AVVELENAMENTO DA XENON

                    Quando si ferma un reattore che abbia prodotti di fissione nelle barre di combustibile del nocciolo, nasce un problema molto grave in vari reattori, problema noto come avvelenamento da Xenon.

                    Lo Xenon 135 è un ordinario sottoprodotto di fissione dell’Uranio 235. Quando l’Uranio 235 viene colpito da un neutrone, tra le possibili reazioni vi è quella che origina l’Indio 135 che in poco più di 6 ore e mezza decade in Xenon 135, dopo una emissione b. Un’altra emissione b avviene dopo poco più di 9 ore e si ottiene Cesio 135. Ora si deve tener conto che questo Xenon 135 si trova in una barra di combustibile che continua a produrre fissioni. Ebbene, la probabilità che un nucleo di Xenon 135 catturi un neutrone (con una reazione che genera Xenon 136 e radiazione gamma) è circa 4000 volte maggiore di quella relativa  ad un  neutrone che vada a produrre una nuova fissione. Di questo inconveniente, che tenderebbe a bloccare la reazione a catena mediante l’avvelenamento delle barre di combustibile, non si deve tenere normalmente conto in un reattore che funziona a pieno ritmo perché ulteriori neutroni distruggono lo Xenon che, addirittura, non riesce neppure a decadere. Ma, se il reattore si ferma, allora si ha questo processo di avvelenamento che dura alcune decine di ore, finché non decade tutto lo Xenon (a ciò si aggiunga che vi è un altro processo che fa aumentare la percentuale di Xenon: il fatto che il decadimento dello Iodio 135 in Xenon è di circa 6, 5 ore che ha come conseguenza l’accumulo di Xenon prima che questo sia decaduto). Questo assorbimento di neutroni da parte dello Xenon impedisce la rapida rimessa in moto del reattore. Normalmente il reattore può essere rimesso in moto dopo due o tre giorni.

                    In relazione all’esperimento ciò significa che se la prima prova della turbina non avesse avuto successo, non si sarebbe potuta ripetere. Come ulteriore conseguenza si organizzò la prova in modo che si potesse ripetere una seconda ed anche una terza volt, mantenendo il reattore attivo a potenza ridotta. Nella relazione dei tecnici sovietici si legge che l’esperimento doveva essere realizzato con una potenza del reattore da 700 a 1000 MW termici che è circa la metà della potenza di un tale reattore in funzionamento normale (1600 MW termici). In queste condizioni, all’iniziarsi l’esperimento, i sistemi automatici avrebbero interpretato il tutto come un black out elettrico o ad una qualche emergenza ed avrebbero attivato immediatamente i generatori diesel e gli altri sistemi di emergenza in grado di attivare il sistema di raffreddamento. Ciò avrebbe interferito con la prova da realizzare e non avrebbe reso possibile la sua ripetizione. Fu allora deciso di isolare il turbogeneratore dai suoi sistemi di sicurezza automatici di emergenza (uno degli errori più gravi nella gestione della prova).

                    Ritornando al paragrafo precedente, credo si possa ben capire perché un test, che eventualmente potrebbe richiedere una o due ripetizioni, come quello di cui discutiamo non doveva essere fatto in alcun caso nel momento di gran parte delle barre di combustibile esaurite.

L’INCIDENTE

                    In accordo con il programma dell’esperimento, circa un’ora prima che esso venisse effettuato, furono chiusi gli ECCS con il reattore continuava ad operare a mezza potenza. Intorno alle ore 23:10 del 25 aprile il controllore della rete acconsentì ad una ulteriore riduzione di potenza. Vi è qui da osservare che l’esperimento andava ad iniziare con 10 ore di ritardo rispetto a quanto programmato e ciò avveniva (come un non convincente capodelegazione sovietica a Vienna, Legasov, disse) per una richiesta inattesa di energia elettrica nella regione di Kiev. Lo stesso capodelegazione disse che la cosa non aveva comunque nulla a che fare con l’incidente, anche qui in modo non convincente, quantomeno perché la sala di controllo sarebbe stata condotta da personale più esperto. C’è inoltre da tener conto bene delle date: il 25 aprile era venerdì e l’1 e 2 maggio sono feste nazionali. Con un paio di giorni da giocare è possibile fare un ponte lungo e certamente varie persone lo hanno fatto e probabilmente quelle più elevate in grado e quindi più esperte. Questo fatto, verosimilmente, aiutò lo svolgimento dei fatti nella direzione che sappiamo.

                    Per realizzare il test il reattore si sarebbe dovuto stabilizzare a circa 1000 MW termici prima di fermarlo ma, a seguito di un errore procedurale (dovuto probabilmente a cattiva taratura degli strumenti), le barre di controllo scesero più del previsto e la potenza del reattore precipitò a circa 30 MW termici, dove l’instabilità diventa dominante (si seguano gli eventi con l’aiuto delle figure 2, 3 e 4). In questo momento la turbina era a minima potenza e forniva intorno ai 10 MW elettrici, quantità insufficiente per far funzionare le pompe del sistema di refrigerazione (due, ciascuna delle quali richiedeva una potenza di 5,5 MW elettrici). A questo punto si sarebbe dovuta sospendere la prova e rimettere in funzione i dispositivi di emergenza. Gli operatori confidarono però di poter elevare la potenza a 700 – 1000 MW termici chiudendo i regolatori automatici e passando tutte le barre di controllo ad operazioni manuali (per evitare i sistemi automatici che lo avrebbero impedito). Solo verso l’una del 26 aprile si riuscì a stabilizzare il reattore a circa 200 MW termici e non c’era verso di aumentare questa potenza a seguito dello Xenon che mangiava neutroni. Questa potenza era insufficiente per realizzare l’esperimento. Benché ci fosse una direttiva che richiedeva un minimo di 30 barre di controllo per garantire la sicurezza del reattore, per realizzare il test, si passò ai comandi manuali e furono alzate altre barre di controllo, lasciandone solo 6-8 dentro il nocciolo.  Ciò significa che se ci fosse stato un innalzamento di potenza, sarebbero occorsi circa 20 secondi per abbassare tutte le barre di controllo e spegnere il reattore. Nonostante ciò si decise di continuare il test programmato e, per farlo, fu aumentato il flusso di refrigerante (da 56000 a 58000 tonnellate l’ora) mettendo in funzione la pompa principale collegata alla rete elettrica principale (era l’una e 7 minuti), fatto (vietato dalle normative di sicurezza) che provocò una caduta della pressione del vapore e cambi in altri parametri del reattore. Il disinnesto automatico che avrebbe dovuto spegnere il reattore quando fosse scesa la pressione del vapore, risultava escluso. Per aumentare la potenza gli operatori estrassero quasi tutte le barre di controllo che restavano. Il reattore diventò molto instabile e gli operatori tentarono di fare aggiustamenti ogni 5 secondi cercando di mantenere costante la potenza. All’incirca in questo momento gli operatori ridussero il flusso dell’alimentazione di acqua, presumibilmente al fine di mantenere la pressione del vapore. Simultaneamente le pompe che erano alimentate dalla turbina che andava più lenta fornivano meno acqua di raffreddamento al reattore. Si era ora nelle condizioni di fare il test, era l’una 22 minuti e mezzo. Ogni indicazione da manuale indicava che il reattore doveva essere spento immediatamente. Iniziò il test.

                    La potenza del reattore si trovava ad un 12% del valore approssimativamente necessario a portare alla massima velocità di rotazione il turbogeneratore ed eravamo in queste condizioni a seguito della caduta di pressione cui accennavo. All’una 23 minuti e 4 secondi vennero chiuse le valvole regolatrici di emergenza del turbogeneratore numero 8, con ciò scollegando la turbina dal vapore. Il piano della prova prevedeva a questo punto che quattro pompe restassero in funzione con il turbogeneratore in rallentamento. E’ però difficile capire come si fosse pensata una cosa del genere. Se ogni pompa necessita 5,5 MW (e come minimo 4,3 MW) e se erano in funzione altre due pompe in totale sarebbero occorsi almeno una trentina di megawatt ed il turbogeneratore stava fornendo circa 60 MW elettrici (e non i circa 250 previsti nel progetto originale della prova che avrebbero permesso il funzionamento delle pompe per almeno 50 secondi).

                     Una volta iniziata la prova il turbogeneratore iniziò a decelerare. Anche il suo rendimento elettrico iniziò a scendere notevolmente. Quando il flusso di vapore cessò di arrivare alla turbina in un momento di tale instabilità (nel medesimo tempo in cui diminuiva il flusso dell’acqua in circolo), lo stesso vapore restò nel nucleo e formò rapidamente delle bolle dentro di esso. La potenza del reattore cominciò a crescere piano piano. Le bolle di vapore non sono refrigeranti di modo che gli elementi di combustibile iniziarono a surriscaldarsi. Crebbero le bolle e con esse la temperatura del nocciolo e la pressione del vapore. Diminuiva il flusso totale dell’acqua di refrigerazione perché 4 delle 8 pompe che la facevano circolare erano, come accennato, sottoalimentate a seguito della decelerazione del turbogeneratore.  Ma la diminuzione dell’acqua di raffreddamento aumentò la condizione di instabilità del reattore aumentando la produzione di vapore nei canali di raffreddamento. Quando la potenza iniziò ad aumentare visibilmente, gli operatori si resero conto che era iniziata l’emergenza. All’una 23 minuti e 40 secondi iniziarono a suonare le sirene di allarme per emergenza grave al reattore. Solo 36 secondi dall’inizio della prova … già troppo tardi. Tutte le barre di controllo si trovavano alzate ed il segnale di allarme avrebbe dovuto farle abbassare automaticamente, anche se la lentezza, alla quale ho già accennato, nel moto di esse avrebbe potuto abbassare la potenza di un 5% al secondo. Non bastava! Ci si rese in seguito conto di un grave errore nel progetto delle barre di controllo, errore probabilmente alla base della prima esplosione. Le barre di controllo di boro terminavano con cilindri di alluminio di 4, 5 metri di lunghezza, pieni di grafite incorporata.

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  1. a) nella figura: 1 è la barra di controllo di boro che assorbe neutroni ed è in posizione sollevata. Ad essa è connesso il cilindro 3 che è di alluminio pieno di grafite. Nella posizione di figura, attraverso 2 circola acqua di raffreddamento.
  2. b) e c) rappresentano modifiche nel disegno nei reattori RBMK dopo l’incidente di Chernobyl.

                    I cilindri di grafite giocavano un doppio ruolo: aiutavano i blocchi di grafite del reattore, attuando come ulteriori moderatori, e deviavano l’acqua dei canali di controllo quando si facevano discendere le barre. Il disegno era tale (cilindri troppo corti e situati nella sezione centrale del nucleo del reattore) che, appena dato il comando di discesa delle barre, si aveva un aumento iniziale della reattività nella parte inferiore del nucleo del reattore per i primi 4 secondi ed in quel frangente questi 4 secondi furono probabilmente fatali. Nella situazione instabile in cui ci si trovava e considerando le elevatissime temperature che si stavano producendo, i terminali di grafite, nel discendere, fusero gli elementi di combustibile che si trovavano nella parte inferiore del nucleo, provocando la distruzione locale di ogni geometria.

                    La potenza continuò ad aumentare spettacolarmente: in soli 3 secondi era arrivata a 530 MW. Gli operatori non furono in grado di prevenire  questo eccezionale aumento, stimato in 100 volte la potenza nominale di uscita nei 4 secondi successivi (01:23:44). Le barre in discesa si bloccarono a metà strada, dopo che si udirono una serie di colpi. L’operatore si rese conto che si erano bloccate a metà cammino e tolse la corrente al servomeccanismo, in modo che le barre potessero cadere per gravità. Niente. Il disegno sbagliato, la forte pressione e l’elevatissima temperatura avevano distrutto i canali nei quali scivolavano le barre. La reazione a catena andava avanti senza essere moderata o refrigerata con la conseguenza che la temperatura del nucleo e la pressione del vapore continuavano ad aumentare insieme alla distruzione di ogni geometria fondamentale per i controlli.

                    Una ricostruzione al computer dell’incidente dice che a questo punto gli elementi di combustibile si andavano rompendo provocando un aumento rapido della pressione del vapore nei canali che contenevano il combustibile stesso con la conseguente distruzione dei medesimi. A questo punto l’acqua di refrigerazione non aveva più dove circolare liberamente ma solo attraverso pezzi di combustibile rotti e surriscaldati. Piccole parti di combustibile ad alta temperatura, reagendo con l’acqua, provocarono una potente esplosione del vapore che distrusse il nocciolo della centrale. Era l’una e 24 secondi, 20 secondi dopo l’inizio dell’emergenza. L’esplosione danneggiò il tetto e fece sollevare il coperchio monoblocco di acciaio della centrale, del peso di circa 2000  tonnellate (il numero 9 di figura 5). Per maggiore disgrazia, nel ricadere, questo coperchio si adagiò di fianco incastrandosi tra le opere murarie (Figura 7) e nei suoi violenti spostamenti strappò cavi e varie tubature provocando svariati danni,  ormai a catena.

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Figura 7

Passarono solo 2 o 3 secondi e seguì una seconda esplosione, molto più violenta. Questa volta era l’idrogeno il responsabile, idrogeno prodotto dalla reazione ad alta temperatura tra vapore e zirconio (il materiale che faceva da camicia ai tubi che contenevano le barre)  e tra vapore e grafite incandescente (che produce idrogeno ed ossigeno). Tale idrogeno si era probabilmente accumulato localmente negli spazi del nocciolo liberi o liberati. Testimoni all’esterno della centrale hanno visto scagliati all’aria pezzi in fiamme che, nel ricadere, estendevano l’incendio al corpo della centrale stessa. Circa il 25% dei blocchi di grafite fu sparato all’aria in fiamme. Furono scagliati lontano anche pezzi di elementi di combustibile, parti del nocciolo e delle strutture portanti. Le spaccature nel tetto fecero da effetto camino con l’estensione ulteriore dell’incendio. Questo fu l’inizio della catastrofe. Il pennacchio di fumi, contenenti isotopi radioattivi, si alzò per oltre un chilometro sopra la centrale. I componenti pesanti di questi fumi ricaddero più o meno nelle vicinanze della centrale, ma i componenti leggeri, i gas, iniziarono la loro marcia per l’Europa iniziando dal Nord-Est della centrale, dove i venti prevalenti spingevano. Sparito il refrigerante, sparito ogni controllo, finita la geometria del reattore, in qualche parte proseguiva la reazione a catena perché vi era Uranio 235 ed un moderatore (grafite)  ancora efficienti (la cosa non sarebbe accaduta in un VVER o PWR perché la perdita del refrigerante avrebbe coinciso con la perdita del moderatore). Saliva la temperatura ed il nocciolo stava fondendo in una massa unica nella quale proseguiva e sarebbe proseguita per molto tempo la reazione a catena. Il nocciolo intanto penetrava nel suolo per oltre 4 metri. Ormai c’era solo da tentare qualche operazione che alleviasse il completo disastro. Oltre cento incendi erano scoppiati nelle adiacenze della centrale. Occorreva fermarli, spegnere la grafite. Non si dimentichi che, a lato dell’Unità 4 vi erano altri 3 reattori funzionanti e che una estensione del disastro sarebbe stata un’apocalisse.  Inoltre tutti sapevano che non si aveva a che fare con semplici esplosioni di natura chimica: ora ad esse si sarebbe accompagnata una radioattività incontrollabile e disastrosa. Negli elementi di combustibile dei 4 reattori vi erano oltre 3000 Kg di plutonio e 700 tonnellate di Uranio ed una infinita di isotopi radioattivi ottenuti come prodotti di fissione delle successive reazioni nucleari. Nessuno sapeva bene come impedire o arginare la catastrofe. Centinaia di pompieri intervenuti dalla vicina Pripyat si sacrificarono, essendo esposti per primi ad enormi dosi di radioattività, per tentare lo spegnimento degli incendi (tra l’altro questi uomini intervennero con attrezzature del tutto inadeguate: non avevano vestiti speciali che li coprissero completamente, non avevano maschere con filtri efficienti, non avevano dosimetri adeguati, …). Ci vollero una ventina di giorni per venire a capo di tutti gli incendi. Ma già a partire dal decimo giorno le emissioni radioattive erano diminuite di molto dopo che si era riusciti a spegnere la grafite (l’incendio della quale pone particolarissimi problemi), il cui fuoco era il maggior responsabile del lancio di radionuclidi in atmosfera. E’ stato calcolato che nelle primissime ore le esplosioni hanno lanciato nell’atmosfera 20 milioni di curie di materiali radioattivi e quasi la stessa quantità di gas radioattivi inerti come Xenon 133 e Kripton 85 (per orientarsi sulle unità di misura di grandezze radiologiche si può, nel sito, vedere qui).

IL DISASTRO

                    Appena spenti gli incendi, l’Unità 4 si presentava come nelle Figure da 8 a 12:

chernobyl4

Figura 8

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Figura 9

chernobyl7

Figura 10

chernobyl8

Figura 11

chernobyl11

Figura 12

Il fatto grave non era questa distruzione in sé, ma che dentro quelle macerie vi era ancora un nocciolo, ora a contatto con l’atmosfera, che andava avanti con la reazione nucleare e  buttava ai capricci atmosferici montagne di isotopi radioattivi. L’azione successiva allo spegnimento degli incendi fu quindi quella di seppellire quella sorgente di radioattività in un sarcofago, gettandovi sopra 300.000  tonnellate di cemento e 100.000 tonnellate di strutture metalliche, come mostrato nelle figure 13 e 14.  Tutto questo avveniva con la continua minaccia di ulteriori esplosioni, poiché la  reazione a catena continuava e sarebbe continuata per moltissimi anni (dentro il nocciolo vi erano 135 tonnellate di Uranio oltre a Plutonio ed a molti altri elementi pesanti).

chernobyl3

Figura 13

UKRAINE CHERNOBYL

FILE — A general view of the sarcophagus that covers the Ukraine’s Chernobyl nuclear power plant’s 4th reactor destroyed as a result of the Apr. 26, 1986 explosion, in seen on this file photo made Thursday, Nov.16, 2000. The Chernobyl plant, the site of the world’s worst nuclear disaster, was closed down for good Friday Dec.15, 2000. (Photo by Efrem Lukatsky)

Figura 14

                    Fu una spedizione, la COMPLEX, con a capo Alexander Borovoi che tentò di capire il che fare. Per sei mesi si cercò disperatamente al di sotto del nucleo con dei tunnel per localizzare il combustibile nucleare e finalmente capire quanto ne era rimasto. Alcuni robot, con grandissime difficoltà dovute a rotture e detriti lungo il cammino, riuscirono a filmare alcune cose. Iniziarono a lavorare anche migliaia di soldati dell’Armata Rossa (600.000) per la raccolta di sostanze radioattive sparpagliate da gettare nel buco che successivamente sarebbe stato chiuso. Il lavoro era di solo un minuto a fronte di un assorbimento di dose di 1 rem. Solo dopo l’eliminazione di tutto questo materiale radioattivo sparpagliato, fu iniziata la costruzione del sarcofago. Si lavorava in gran fretta: se la pioggia fosse penetrata nel nucleo avrebbe potuto produrre altre esplosioni. Il sarcofago fu definitivamente sigillato alla fine del 1986. La ricerca del combustibile nucleare non era però conclusa. Dove era finita quella montagna di materiale che continuava le reazioni ? Nel dicembre 1986, nei sotterranei del blocco 4 si scoprì una grande massa di materiale estremamente radioattivo. Una telecamera mobile su un robot fu avvicinata ad una massa gigantesca fusa con una forma a zampa di elefante che, all’inizio non si riusciva a capire cosa fosse. Il diametro della zampa era di 2 metri ed il peso stimato in molte tonnellate (da essa fuoriuscivano 10.000 rem/ora). Avvicinarsi ad essa avrebbe significato morte certa. Si cercò, inutilmente, di prelevare un campione di questa massa. Si pensò allora di sparare contro di essa alcuni colpi di mitragliatrice per scalfirla. Il tentativo ebbe successo. Si riuscirono a prelevare dei campioni e, dalla simultanea rottura della parte superiore della zampa, si scoprì che essa aveva una struttura a strati del tipo corteccia di un albero. Le analisi sui campioni mostravano che si trattava di sabbia fusa in cristallo dall’enorme calore emanato dal nocciolo, sabbia mescolata a combustibile nucleare. Si individuò in questo modo una prima fuga di combustibile mancante. Come era arrivato laggiù quell’ammasso? Si salì di livello, alla sala 207/5 per perforare, con un foro del diametro di 2o centimetri, i 3 metri di cemento armato che avrebbero immesso all’ambiente in cui era alloggiato il nocciolo. Furono usati degli ingegneri petroliferi che trapanarono per 18 mesi per raggiungere il locale cercato (estate 1988). Ciò che si vide, con una piccola telecamera, fu un qualcosa che nessuno aveva previsto: non c’era traccia di combustibile nucleare. Dove si trovava ? Anche il 5% di un nucleo intatto può mantenere una reazione a catena. Si cercò nei sotterranei più profondi, da dove emanava calore. Attraverso una fenditura, anche qui con la piccola telecamera, si intravide una grande  massa. Per un anno si lottò per entrare in  questa sala attigua al reattore. Molta distruzione ma nessuna traccia del combustibile nucleare. Gli scienziati che riuscirono ad entrare trovarono una lastra enorme di cemento armato che presentava crepe dalle quali fuoriusciva lava. Vi erano cristalli gialli incastonati su fondo nero.  Questi cristalli vennero battezzati cernobylite. Di ritorno ci si rese conto che il reattore era sprofondato per 4 metri. Si iniziò quindi a capire cosa era accaduto:

– le prime esplosioni fecero saltare il coperchio

– fecero anche sprofondare il reattore di 4 metri

– il combustibile fuso scendeva verso il basso inondando le sale sottostanti mescolandosi fortunatamente con la sabbia che, in grossa quantità, era sistemata intorno al reattore. Nello scendere si era via via raffreddato

– con il combustibile imprigionato in questa sostanza vetrosa, scendeva la probabilità di nuova reazione.

                    Naturalmente, oltre a questi aspetti drammatici, vi furono conseguenze sanitarie impressionanti che ancora oggi hanno strascichi agghiaccianti e penosi. Non entrerò in questi dettagli ma rimando ad uno studio di due ricercatori dell’Enea- Casaccia, Mauro e Padovano, che gli interessati possono leggere qui ed allo studio (in inglese) della NEA, l’Agenzia Nucleare Francese, che si può leggere qui.

                    Un’analisi dell’incidente con  argomenti aggiuntivi a quelli da me trattati si può trovare qui.

                    Uno studio dell’incidente della world-nuclear.org si può, infine, trovare qui.

BIBLIOGRAFIA

1) IAEA – Boards of Governors: Post Accident review Meeting, Gov/2268, 16 settembre 1986.

2) Z. A. Medvedev – The legacy of Chernobyl – Basil Blackwell, Oxford 1990.

3) I vari lavori dei link proposti.

A fine aprile 2006 ho aggiornato lo spazio dedicato a Chernobyl con:

L’analisi di LegAmbiente a 20 anni dal disastro

Quanti morti ?

Importanti Dossier di ONU, IAEA, Green Peace, di uno scienziato che denuncia imbrogli ed altro

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