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Tecnicamente cosa sta succedendo?

Il rischio fusione nelle centrali nucleari in Giappone


Il rischio fusione nelle centrali nucleari in Giappone
18/03/2011, 17:03

In questi giorni si sentono spesso termini tecnici, a proposito di quello che sta succedendo in Giappone, dando per scontato che tutti sappiano di cosa si sta parlando. Ma quanti sono esperti in fisica, al punto da sapere di cosa si tratta? Penso pochi. Quindi vediamo di spiegare la situazione in maniera semplice.
Innanzitutto vediamo in poche parole il funzionamento normale di una centrale nucleare in efficienza. C'è un sistema di barre - fatte, a seconda dei casi, di uranio, plutonio o un misto dei due - che vengono sostituite man mano che si esauriscono. In ciascuna di queste barre e tra una barra e l'altra avviene la fissione nucleare: un atomo di uranio o di plutonio viene colpito da un neutrone e si spezza in due atomi più piccoli. In questa operazione, vengono "sparati" alcuni neutroni e molta energia. L'energia scalda il metallo circostante, che viene raffreddato dall'acqua usata come refrigerante. L'acqua, che è spinta da pompe, evapora e come vapore va a colpire una turbina che produce elettricità. Per regolare la temperatura e la velocità della reazione, ci sono delle lastre di un materiale che assorbe i neutroni (può essere la grafite come a Chernobyl, o il cadmio o altre sostanze adatte)che viene calato tra le barre. Chiaramente, più neutroni vengono assorbiti, più la reazione nucleare è lenta, più la temperatura è bassa.
Con il terremoto e lo tsunami, è entrato in funzione il sistema di blocco, cioè le lastre che regolano l'afflusso di neutroni, si sono abbassate tutte. Ma nell'immediato il blocco dei neutroni ha una conseguenza: un aumento della temperatura. Infatti i neutroni più lenti, per un primo periodo, colpiscono con più infallibilità gli atomi vicini, scatenando più fissioni e quindi più calore. DI conseguenza serve più refrigerazione. Purtroppo in questo caso è anche saltato il circuito elettrico, e quindi le pompe che mandavano in circolo l'acqua. Con la temperatura delle barre in aumento, l'acqua è cominciata ad evaporare molto rapidamente, finendo con lo scoprire le barre che sono state lasciate all'aria aperta. Poichè la reazione nucleare avviene sia nell'aria che nell'acqua, il calore continua a prodursi, ma viene raffreddata solo la parte coperta dall'acqua.
Ed è qui che comincia il problema. Infatti, superati i 1100 gradi centigradi, l'uranio fonde (la temperatura può sembrare elevata, ma senza refrigerazione viene raggiunta naturalmente, nelle barre di uranio arricchito), ed ovviamente le varie barre si mischiano tra di loro, formando una unica massa. A questo punto possono succedere due cose. La prima possibilità è che si formi una cosiddetta massa critica. Cioè una massa di uranio arricchito abbastanza grossa da far sì che, ogni volta che un atomo di uranio si spacca per la fissione, i neutroni che rilascia spaccano più neutroni. In questa maniera la reazione diventa incontrollata e c'è un'esplosione nucleare, come ad Hiroshima. Ma questa è obiettivamente l'ipotesi meno probabile.
La seconda possibilità è quella di una "pozza" di uranio (un po' come quando si brucia una candela in un piatto, e si forma una pozza di cera). In questo caso la reazione accellera, senza diventare esplosiva. E quindi la temperatura può raggiungere in breve tempo anche i 3000 gradi centigradi o i 5000. A quel punto non c'è materiale che possa contenerlo: l'uranio fonde il pavimento della centrale, e finisce nel terreno, inquinando e rendendo radioattivo tutto nel raggio di molti chilometri. In entrambi i casi, avremo conseguenze disastrose.
Per questo negli ultimi giorni si legge che stanno inondando di acqua di mare il reattore. Certo, il sale sta rovinando tutto, ma devono mantenere la temperatura sotto controllo. Ma certo non possono continuare all'infinito. Prima o poi dovranno fare l'unica cosa possibile: spezzettare le barre (o le masse che si sono create dopo la fusione) in modo che la temperatura non possa salire troppo ed infilarle in bidoni di cemento mescolato a piombo. Il problema è come.
Il problema è ancora più grave per il "mox", un combustibile nucleare fatto da un misto di uranio e plutonio. Qui c'è un rischio maggiore, perchè il plutonio fonde a meno di 700 gradi centigradi, quindi ad una temperatura inferiore a quella dell'uranio. Inoltre, se per una qualsiasi causa finisce nell'ambiente, oltre ad essere radioattivo è estremamente tossico: un microgrammo (cioè un milionesimo di grammo) è sufficiente per uccidere una persona. Le conseguenze si possono facilmente immaginare. E qui, a quanto pare, il mox era usato in tutti i 4 reattori della centrale di Fukushima in crisi

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di Antonio Rispoli
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