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Fukushima: il pericolo sta nel "nocciolo"

I terribili eventi naturali che hanno investito il Giappone negli ultimi giorni stanno rendendo molto critica la situazione di questa vetusta centrale nucleare

Le centrali nucleari fino a oggi realizzate sfruttano il processo della fissione nucleare, utilizzando come combustibile, sorgente di energia,  generalmente una miscela di uranio235 e uranio238 e gestendo la reazione in modo controllato. 

In pratica quando un neutrone colpisce un nucleo  di uranio 235 (composto cioè da 92 protoni e 143 neutroni) ne provoca la fissione, ossia il nucleo si frantuma in due costituenti più leggeri con l’emissione di due o tre neutroni. Questi nuovi neutroni emessi possono colpire altri nuclei di 235U, provocando altre fissioni e innescando quindi la reazione a catena.

schema del reattore PWR Il combustibile nucleare, ovvero l'uranio, è solitamente incapsulato all’interno di barre di zircaloy (lega a base di zirconio). A loro volta le barre di combustibile sono raggruppate in schiere per esempio da 17x17 a costituire il singolo elemento di combustibile. Circa duecento di questi elementi, distribuiti geometricamente in modo opportuno, formano il nocciolo del reattore.

Le reazioni di fissione producono calore che viene raccolto dal liquido refrigerante in cui è immerso il nocciolo: può essere acqua naturale, così come un gas, un metallo allo stato liquido o ancora acqua pesante (deuterio al posto dell’idrogeno nella molecola dell’acqua).

Il calore asportato dal nocciolo del reattore aumenta la temperatura del liquido refrigerante che fluisce per mezzo di opportune pompe nel circuito primario, dove viene convogliato in uno scambiatore di calore in cui cede il suo carico termico al fluido circolante nel circuito secondario. In questo secondo circuito viene generato il vapore che farà muovere le pale della turbina, la quale trasferirà la propria energia cinetica all’alternatore che la trasformerà in energia elettrica.

Il reattore dispone anche delle cosiddette barre di controllo, cioè barre metalliche  per assorbire i neutroni in eccesso liberati dalla reazione.  Possono essere inserite nel nocciolo e servono a modulare, tenere sotto controllo ed eventualmente arrestare la reazione a catena di fissione in caso di criticità.

Questo evita ad esempio che la reazione diventi incontrollata con la liberazione di enormi quantitativi di energia che possano condurre alla cosiddetta fusione del nocciolo (parziale o totale) per temperature elevatissime, al successivo cedimento dei vari strati di contenimento del reattore incapaci di resistere meccanicamente a tali livelli di temperatura con dispersione nell'ambiente del materiale radioattivo, fino alla possibile esplosione del reattore stesso con gravissime conseguenze sulla sicurezza pubblica per diffusione diretta di grandi quantità di materiale altamente radioattivo e livelli di radiazione altrettanto nocivi.

Fukushima, esplosioniIl nocciolo del reattore è inoltre circondato da un pesante sarcofago di acciaio, a sua volta  è coperto da una gabbia di contenimento in calcestruzzo e acciaio.

A Fukushima il terremoto ha provocato problemi agli impianti di raffreddamento dei reattori,  in particolare il numero 4, con conseguente aumento della pressione negli edifici di contenimento e guasti alle apparecchiature.  Per ridurre la pressione si è deciso di rilasciare vapore, ma l'idrogeno - originato dalla reazione chimica con l'acqua di raffredamento delle barre di uranio sovrariscaldate - ha interagito con l'ossigeno atmosferico causando esplosioni che hanno a lro volta danneggiato le strutture di contenimento dei reattori.

Tutti gli sforzi sono ora concentrati nel cercare di ridurre la temperatura dei noccioli surriscaldati, anche utilizzando camion con cannoni ad acqua e acqua di mare. Si sta inoltre cercando di seppellire i reattori sotto una coltre di sabbia e cemento, potremmo definirla una sorta di bara, così come venne fatto a Chernobyl.

Le operazioni sono naturalmente ostacolate dalle alte concentrazioni di radioattività che si registrano nei dintorni dell'impianto.

 



 

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