Plutonio, centrali e radiazioni. Ovvero cosa c’è di vero negli allarmi di oggi.

Secondo numerose quanto confuse fonti (La Stampa, Il Corriere della Sera, Il Sole 24 Ore, La Repubblica, e chi più ne ha più ne metta) oggi si sarebbe avuta notizia della presenza di Plutonio al di fuori della centrale di Fukushima, addirittura a qualche kilometro. Ma quanto?

TEPCO comunica di aver concluso le analisi del suolo, raccolto in data 21 e 22 marzo presso Fukushima Dai-ichi, rivolte a verificare l’eventuale contaminazione del suolo da Plutonio. Qui i risultati (li riassumo per facilità, ma sono molto chiari) e qui una mappa del campionamento effettuato:

Nella zona 1 (500 m a Ovest-nord-ovest dalla ciminiera dell’unità 1) risultava Plutonio 238 per 0,54+0,062 Bq/Kg di suolo asciutto e Pu239/240 per 0,27+0,042 Bq/Kg di suolo asciutto.

Nella zona 2 (1500 m a sud-sudovest dalla ciminiera dell’unità 1) non risultava Pu238 in quantità rilevabile ma risultava Pu239 o 240 per 0,26+0,058 Bq/Kg di suolo asciutto.

Nella zona 3 (750 m a sud-sudovest dalla ciminiera dell’unità 1) non risultava Pu238 in quantità rilevabile ma risultava Pu239 o 240 per 1,2+0,12 Bq/Kg di suolo asciutto.

Nella zona 4 (500 m a sud-sudovest dalla ciminiera dell’unità 1, vicino all’area di stoccaggio) non risultava Pu238 in quantità rilevabile ma risultava Pu239 o 240 per 1,2+0,11 Bq/Kg di suolo asciutto.

Nella zona 5 (area di stoccaggio dei rifiuti solidi) risultava Plutonio 238 per 0,18+0,033 Bq/Kg di suolo asciutto e Pu239 o 240 per 0,19+0,034 Bq/Kg di suolo asciutto.

Il suolo in Giappone ha normalmente circa 0,15 Bq/Kg di Pu238 e 4,5 Bq/Kg di Pu 239 o 240 secondo il rapporto stesso, che cita il MEXT (ministero giapponese) in un suo studio sulla qualità del suolo.

Per quanto riguarda i reattori non ci sono grandi novità (iniezione di acqua, generazione di vapore). Nel canale di scarico acque reflue sono stati rilevati ieri 46 Bq/cm³ di Iodio-131 (1.150 volte il limite legislativo per le acque reflue) rispetto ai 74 Bq/cm³ di ieri.

Il Sole 24 ore pubblica poi, nel blog di Jacopo Gilberto un’analisi molto interessante, anche se non molto precisa (in particolare non dettaglia l’unità di misura dei rilevamenti che dice di aver fatto di persona a Chernobyl; ho provato a ingrandire la foto ma le scritte sono in cirillico e non le capisco). Può tuttavia dare un’idea di come stanno le cose, oltre a fornire un bel reportage di come è messa la famigerata centrale Ukraina di Chernobyl.

Per quanto riguarda il Plutonio, visto che ho sentito dire cose allucinanti da più parti ultimamente, vi segnalo questo link (in inglese) che ho trovato molto ben circostanziato. Appena possibile scriverò qualcosetta in proposito.

Aggiornamento 31/03/2011

Aggiungo qualche termine di paragone in più per capire meglio l’entità della contaminazione da plutonio nei pressi di Fukushima (grazie a LaMeska per la segnalazione!).

Che cosa vuol dire Bq/kg? È una misura di attività specifica, cioè indica il numero di particelle (o di radiazioni, è lo stesso) emesse per secondo e per kg. Un Becquerel vale infatti 1 radiazione al secondo e un Bq/kg significa che in un Kg di suolo viene emessa una radiazione al secondo da parte di atomi di quell’elemento (in media).

Una rapida occhiata in rete (sulla wiki non c’è, ma ci viene in aiuto il sito dell’Argonne National Laboratory americano con questo pdf) ci dice che il plutonio 238 ha un’attività specifica di 17 Ci/g (Curie/grammo), cioè 17.000 Ci/Kg o 629 milioni di miliardi di Becquerel al kilogrammo (ho tagliato i conti perchè molto pesanti, se interessano scrivetemi).

Bene, nel suolo di Fukushima è stato rilevato circa mezzo Bq/Kg di Plutonio 238, cioè 1 particella ogni 1258 milioni di miliardi di particelle. Approssimando significa circa un millimiliardesimo di parte per milione (!!!) cioè niente.

Per quanto riguarda il Plutonio 239 (quello che decade in 24000 anni), la sua attività specifica è (stessa fonte, a conti fatti) 2331 GBq/Kg o 2331 miliardi di radiazioni al secondo e al kilogrammo. Nel suolo della centrale ne hanno individuati ben 1,2 Bq/Kg nel punto più radioattivo, quindi la concentrazione è poco più di 1/duemilatrecentotrentunmiliardesimo o approssimando mezza parte su mille miliardi.

Direi che la definizione giusta è “tracce infinitesimali”, tanto che qualcuno ha ipotizzato che si tratti del residuo ancora delle bombe nucleari lanciate sul giappone nell’agosto 1945. Personalmente, secondo me se esaminassimo il suolo del cortile di casa mia rischieremmo di trovarci una quantità di plutonio analoga, ma si sa che dove abito io è tutto contaminato dalla mia presenza :-P

La situazione in Giappone

Dopo un weekend intenso, torno a seguire la situazione della crisi nucleare giapponese con questo lungo ma (mi auguro) interessante  post.

Durante il weekend, la situazione sembra essere precipitata al reattore 2 di Fukushima Daiichi: era già chiaro da almeno una settimana che la camera di soppressione del reattore 2 era fessurata (danneggiata dall’esplosione d’idrogeno?) ma ora i tecnici si pongono il problema della rimozione dell’acqua, altamente radioattiva, presente in alcuni locali degli edifici della centrale. La stessa acqua aveva causato ustioni ai piedi a tre tecnici della centrale, due dei quali erano stati  ricoverati.  Kyodo News dice che TEPCO ha affermato che la concentrazione di sostanze radioattive nella piscina di decadimento del reattore 2 era 100.000 volte quella normale per l’acqua in un nocciolo radioattivo, correggendo la precedente stima di 10 milioni di volte. Diciamo pure che, detto così, è abbastanza vago: quale sarebbe la “radioattività normale per l’acqua in un nocciolo radioattivo”? Non è facile dirlo, dipende da quanto ha lavorato nel reattore, se le guaine delle barre non si sono fessurate (sto parlando di normale funzionamento) ecc.

Per fortuna, il rapporto Nisa è molto più chiaro e schietto. Ometto le informazioni riferite a eventi antecedenti il 24 marzo (li trovate in questo vecchio post) per praticità; questa è la situazione di ieri (27/3):

Reattore 1: continua a generarsi un debole pennacchio di vapore e si continua ad iniettare acqua nel nocciolo. I rilevamenti di radioattività mostrano, nell’acqua stagnante che si trova sul pavimento dell’edificio turbine, una concentrazione di 2.1×10⁵Bq/cm³ di iodio-131 e 1.8×10⁶Bq/cm³ di Cesio-137. Tradurre questi valori in una dose equivalente (mSv/h) per chi sta lì intorno è piuttosto difficile; il risultato dipende infatti dal tipo di radiazioni emesse, dalla distanza, dalla schermatura e dal tempo di esposizione (queste ultime sono le famose “tre medicine” della radioprotezione). Spero di pubblicare presto qualche breve dritta su come si misurano le radiazioni, cosa sono e cosa fanno.

Reattore 2: anche qui prosegue l’emissione di un preoccupante pennacchio di vapore, pennacchio che non ha cessato di fuoriuscire nemmeno dopo la robusta iniezione di acqua nelle piscine di decadimento (chiaro segno che non sono loro ad emetterlo, ovvero ulteriore conferma della fessurazione del contenimento). La corrente è stata ripristinata alla sala controlli e si continua ad iniettare acqua per raffreddare il reattore.

Reattore 3: anche qui c’è un pennacchio di vapore che esce, nonostante l’iniezione continua di acqua di mare e altra acqua portata dai vigili del fuoco di Tokio e di Kawasaki.

Reattore 4: altro pennacchio di vapore, altra iniezione di acqua (di mare e non). Ricordo soltanto che questo reattore era spento al momento del terremoto, dunque in questo caso il pennacchio di vapore può arrivare soltanto dalle piscine di decadimento, contenenti un intero nocciolo esaurito (in pratica un centinaio di tonnellate di scorie ad alta attività).

Reattore 5: il 24 marzo nel pomeriggio è stato ripristinato il sistema di raffreddamento temporaneo e l’alimentazione elettrica fornita è quella normale da rete elettrica. Per il resto nessun problema.

Reattore 6: anche questa unità ha dal 25 marzo scorso l’alimentazione elettrica da rete. Nessun problema da segnalare.

In aggiunta, il rapporto Nisa parla di un’analisi eseguita il 26 marzo nel canale di scarico dell’acqua e nei suoi dintorni, dicendo che sono stati rilevati 74 Bq/cm3 di Iodio-131. Si tratta di un valore “1850,5 volte il limite di concentrazione della radioattività nell’acqua fuori dall’area a monitoraggio ambientale”, che fa pensare che il mare di fronte a Fukushima sia stato ormai contaminato.

Il paragrafo successivo del rapporto Nisa parla poi delle contaminazioni rilevate finora e dice:

1) esposizione della popolazione:

- su 133 evacuati dall’ospedale di Futaba (prefettura di Miyagi), 23 contavano più di 13.000 cpm (conteggi al minuto, cioè radiazioni emesse al minuto e rilevate da un contatore geiger) e sono state decontaminate (leggi: doccia, per lavare via le particelle radioattive responsabili della contaminazione e riportare quindi i livelli di radioattività dei loro corpi alla normalità).

- 9 dei 100 residenti evacuati dal paese di Futaba sono stati trovati contaminati. Di questi: 5 pochissimo, 1 aveva 18.000 cpm, 1 ne aveva 30.000-36.000, un altro 40.000 e un altro ancora poco meno di 40.000.  Attenzione, questi valori sono stati rilevati senza le scarpe; se ho capito bene, con le scarpe il rilevamento era per tutti pari a 100.000 cpm (qualcosa mi dice che i poveretti arriveranno a destinazione scalzi).

- nella città di Okuma (pref. Fukushima), lo screening di 162 persone ha portato a 110 persone sotto il livello soglia di 6.000 cpm (100 cps, conteggi per secondo), mentre 41 erano a 6.000 o più. Successivamente è stato impostato un valore di riferimento di 13.000 cpm e qui cito testualmente il rapporto (traducendolo) perchè è abbastanza interpretabile: “quando il valore di riferimento è stato alzato a 13.000 cpm più tardi, 8 persone erano ad un livello inferiore a 13.000 cpm e 3 persone erano a un livello di 13.000 cpm o più.  Le 5 persone esaminate sul totale di 162 sono state trasportate in ospedale dopo essere state decontaminate”. [sic]

- l’analisi del personale degli ospedali nell’area di evacuazione entro 10 km da Fukushima Daiichi ha portato a rilevare 3 persone con un “livello elevato di conteggi” (cioè alti cpm, ma non si dice quanti). Lo scansionamento di 60 vigili del fuoco impegnati in attività di trasporto ha portato a 3 casi di radioattività maggiore di due volte il fondo naturale; per questa ragione, tutto il contingente è stato decontaminato.

- lo screening portato a termine nella prefettura di Fukushima, iniziato il 13 marzo ha portato a esaminare 91.768 persone, delle quali 98 sono state trovate contaminate con più di 100.000 cpm. Tolti i vestiti, il conteggio è sceso sotto 100.000 cpm e “non c’è stato nessun caso di problemi di salute”[sic].

- altri (in breve): 2 poliziotti sono stati decontaminati (senza conseguenze ulteriori), 4 membri della self-defence force sono stati feriti dal crollo del tetto di una delle centrali durante le esplosioni (ma senza conseguenze radiologiche) e l’esame della tiroide, eseguito il 24 marzo su 66 bambini da 1 a 15 anni non ha portato a valori rilevanti.

2) esposizione dei lavoratori:

- tra i lavoratori impegnati a Fukushima Daiichi, 19 persone sono state esposte a livelli di dose superiori a 100 milliSievert. Tra questi i 3 lavoratori impegnati a posare cavi elettrici nel locale turbine del reattore 3 che si sono presi più di 170 mSv  il 24 marzo.

- per due dei tre lavoratori sopra indicati, è stata confermata la presenza di materiale radioattivo attaccato alle gambe (colgo l’occasione per spiegare che cosa si intende per “contaminazione” radioattiva: un conto è prendersi una dose di radiazioni, un altro avere del materiale radioattivo appiccicato al corpo, che emette costantemente. Solo in quest’ultimo caso si parla di contaminazione) e per questo motivo sono stati trasportati in ospedale a Fukushima e poi nella prefettura di Chiba. Al termine delle analisi, il livello di dose ricevuta alle gambe è risultato essere tra 2 e 6 Sievert, presumibilmente da raggi beta. Attenzione! Non è una dose al corpo intero, ma solo alle gambe: la dose al corpo intero interpreto essere i 170 mSv dichiarati inizialmente (che infatti NON sono una dose da ustioni, mentre sopra il Sievert sì).

- la dose calcolata per la superficie dell’acqua in cui i tre lavoratori hanno messo i piedi è di 400 mSv/h (immagino pucciandoci i piedi dentro...), e da un’analisi dei raggi gamma emessi da un campione di quell’acqua è emersa un'attività pari a 3.9×10⁶ Bq/cm³ in totale (cioè circa l’attività di un milligrammo di Radio-226).

Ci sono poi altri feriti per cause non radiologiche, come ad esempio i 4 lavoratori feriti dal crollo del tetto di un edificio della centrale durante  le esplosioni. Interessante è il fatto che i livelli di riferimento di radioattivià sono stati portati da 40 Bq/cm³ di gamma (6.000 cpm) a 1 microSv/h, pari a circa 100.000 cpm a 10 cm di distanza.Questo confronto, tratto pari-pari dal rapporto Nisa, può dare una vaga idea della conversione tra grandezze (ma stiamo sempre confrontando patate con carote, quindi prendetela con le pinze!).

Segnalo ancora le interessanti animazioni pubblicate da Il Corriere della Sera (quantunque non molto aggiornate...) e Kyodo News che segnala l’ennesima dichiarazione di Yukio Edano (TEPCO) a riguardo del fatto che l’acqua radioattiva arriverebbe dalla fusione almeno parziale del nocciolo (è da una settimana che s’era capito). Sempre Kyodo News riporta una nuova scossa di assestamento alle 9:41 di stamattina, ora locale (“soltanto” grado 6,5 della scala Richter...ricordo che quello che ha raso al suolo L’aquila era poco meno del grado 6).

Segnalo infine i dati dei rilevamenti di radioattività per prefettura, aggiornati a intervalli regolari dal MEXT (Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology – Japan). Sono in forma tabulare nei pdf linkati (scaricabili a piacere), corredati di schemino animato sui livelli normali di radiazioni.

Arriva la nube da Fukushima, ma il mio geiger non se ne accorge.

Ho appena finito di fare qualche rilevamento con il mio contatore geiger (modello di Nuova Elettronica, sensore LND712). Risultato? Un anno fa circa, stesso periodo dell'anno, fondo naturale tra un minimo di 6 e un picco massimo di 39 microroentgen/h, mediamente 15 uR/h. Nuovo rilevamento effettuato oggi: tra 6 e 39 microroentgen/h, mediamente 15 uR/h. A scanso di equivoci, ho usato l'apparecchio sia dentro che fuori casa, sul balcone.


Va da sè che sono d'accordo con chi dichiara che qui da noi di radioattività da Fukushima non ne è arrivata per niente.

Ancora aggiornamenti da Fukushima

Arrivano nuove news dalla centrale nucleare di Fukushima Daiichi. Secondo Kyodo News tre lavoratori tra i 20 e i 30 anni sono stati esposti a una dose di radiazioni pari a circa 173-180 mSv; due di questi hanno riportato ferite alle gambe (presumibilmente ustioni) e sono stati ricoverati in ospedale . I tecnici stavano stendendo un cavo elettrico nei sotterranei dell’edificio turbine del reattore 3 e secondo le ricostruzioni avevano i piedi in acqua. Questo episodio ci indica però che c’è acqua radioattiva nel locale turbine di uno dei reattori, che si trova al di fuori del contenitore di sicurezza. Secondo Kyodo News, la dose è stata somministrata a causa di materiale radioattivo presente nell'acqua che si è infiltrato all'interno del loro equipaggiamento protettivo (stivali, ma i due ricoverati pare avessero semplici scarpe); si parla di ustioni da raggi beta (elettroni). Secondo TEPCO, ieri non c'era nessuna pozza d'acqua in quel punto e i livelli di radioattività non erano preoccupanti; non è perciò stato effettuato alcun rilevamento della radioattività prima di stendere quel cavo. [Sic]

In precedenza inoltre, secondo i rapporti della NISA (la Nuclear and Industrial Safety Agency nipponica), la situazione è dunque (alle 8:00 locali di stamattina, ora di emissione del rapporto):

- unità 1: dopo lo sfiato di vapore del 12 marzo e l’esplosione immediatamente successiva dell’edificio reattore dovuta all’idrogeno, continua l’iniezione di acqua di mare nel reattore; i sistemi non risultano ancora alimentati elettricamente ma il contenitore di sicurezza non sembra aver subito danni. La situazione pare stabile.

- unità 2: dopo lo sfiato di vapore del 13 e del 15 marzo e la successiva esplosione dell’edificio reattore dovuta all’idrogeno (15 marzo), l’unità è alimentata elettricamente dal 20 marzo ma ha generato un pennacchio di vapore dalle 18:22 del 21 marzo fino alle 7:11 del 22 marzo. Si continua ad iniettare acqua di mare, ma qui c’è il sospetto che la camera di soppressione (la parte bassa della wetwell del contenitore di sicurezza, vedi articolo del prof. Mathis) sia stata danneggiata e presenti una fessurazione. Questo spiegherebbe il vapore osservato in precedenza in concomitanza con un aumento della radioattività rilevata. Ora la radioattività sembra tornata a livelli normali e il vapore è scomparso, percui probabilmente la camera di soppressione stessa è riempita d’acqua di mare (ipotesi mia).

- unità 3: dopo la tripla operazione di sfiato (12, 13 e 14 marzo) e l’iniezione di acqua di mare, il reattore ha subito un’esplosione dovuta all’idrogeno alle 11:01 del 14 marzo. Anche qui c’è stato un preoccupante pennacchio di vapore (8:30 del 16 marzo), che ha suggerito la possibilità che il contenitore di sicurezza fosse danneggiato, determinando l’evacuazione della sala controllo comune dei reattori 3 e 4. Successivamente però il 20 marzo c’è stato un incremento della pressione nel nocciolo, che ha suggerito che in realtà il contenitore fosse ancora integro. Alle 15:55 del 21 marzo  ha iniziato a levarsi del fumo grigiastro, che è durato sino alle 17:55 per poi essere rimpiazzato da fumo bianco (vapore?). Una leggera fumata grigia è ripresa alle 23:30 del 23 marzo per terminare verso le 4:50 di stamattina (sono tutti orari locali giapponesi). Al momento, continua l’iniezione di acqua marina.

- unità 4: dopo che la temperatura della piscina di decadimento è salita fino a 84°C il 14 marzo, alle  6:14 del 15 marzo c’è stato un danneggiamento della parete dell’edificio reattore (il reattore stesso era spento per manutenzione, ricordo che l'edificio esterno non ha funzioni di contenimento). Dopo l’esplosione, alle 9:38 c’è stato un incendio, spentosi spontaneamente alle 11. Dal 22 marzo l’unità è alimentata elettricamente ed è stata spruzzata da acqua tramite pompe esterne fino alle 13 del 23 marzo. Al momento presumo che le scorie a raffreddare nella piscina di decadimento siano coperte nuovamente da un battente d’acqua, quindi l’allarme è temporaneamente rientrato. Resta una piscina con scorie radioattive calde separata dall’aria aperta solo dal battente d’acqua...poco incoraggiante ma per ora sicura.

-unità 5 e 6: sono in arresto a freddo (erano spente prima del terremoto) e contengono ancora un terzo di nocciolo nelle piscine di decadimento. L’unità 6 ha avuto sempre l’alimentazione elettrica dalla prima unità di diesel di emergenza, mentre la seconda unità di diesel è partita alle 4:22 del 19 marzo. Dalle 5:00 del 19 marzo le pompe del circuito di raffreddamento sono alimentate e funzionanti con la priorità di raffreddare le piscine di decadimento. Non ci si aspetta allarmi per queste unità.

Per quanto riguarda la contaminazione la Nisa stessa pubblica la situazione di monitoraggio dei siti attorno alla centrale. Il pdf comprende tabelle con i valori rilevati alla centrale di Fukushima (vicino al cancello principale), quelli delle altre centrali colpite dal sisma, forniti dagli enti elettrici responsabili (tutti entro il fondo naturale, per quel che ho potuto vedere) oltrechè un grafico dell’andamento della radioattività a Fukushima Daiichi tra il 23 e il 24 marzo e una mappa con le dosi indicate dai rilevamenti in alcuni punti della zona circostante la centrale (pag 4). Quest’ultima in particolare dice che sono stati rilevati 2015 microsievert/h alle 16:30 del 21 marzo vicino agli uffici della centrale (praticamente il fondo naturale di un anno concentrato in un’ora), 371,9 microSv/h nella palestra dell’impianto (sic), 269,5 microSv/h vicino a un cancello alle 5:40 del 20 marzo e 211,2 microSv/h al cancello principale alle 8:30 del 24 marzo. Per capire questi valori, ho trovato utilissimo questo grafico, segnalato anche da Paolo Attivissimo (e da Jago su questo blog, che ringrazio).

Una nota finale: sto (lentamente!) preparando un post sulle radiazioni e i loro effetti, che spero renderà un’idea di cosa si sa veramente su di esse e di quanti luoghi comuni, bufale ed esagerazioni circolino intorno a questo fenomeno fisico. Spero di finirlo a breve, nel frattempo suggerisco agli anglofoni di leggere quest’analisi della BBC che dà un po’ il senso reale delle proporzioni.

La Stampa pubblica infine alcune foto dei tecnici al lavoro nella centrale.

News da Fukushima

Secondo Kyodo news, è stato avvistato del vapore levarsi stamane anche dal reattore 3 dell’impianto di Fukushima Daiichi, ma TEPCO comunica che i livelli di radioattività nella zona non sono preoccupanti ed i lavori di ripristino della potenza elettrica ai reattori continuano. Secondo BBC World News c’è stato un picco repentino di radioattività che ha costretto i tecnici ad allontanarsi nuovamente, ma poi la radioattività è tornata a livelli normali e i lavori sono ripresi. Tutti i reattori hanno ora un collegamento alla rete elettrica, ma la corrente non è ancora stata erogata perchè si teme che ci siano danni ai collegamenti elettrici interni e si generino inconvenienti (incendi o altro). L’obiettivo primario è quello di avere al più presto nuovamente attivi i sistemi di controllo (sensori, telecamere, ...) in modo da aiutare a capire in che stato sono le parti nucleari delle unità della centrale e se è possibile riattivare i sistemi automatici di raffreddamento senza provocare danni ulteriori.

Nel frattempo, La Repubblica presenta uno schemino interattivo della centrale con una serie di informazioni su ciascun reattore attivabili al click. Peccato che, un po’ anche per l’evoluzione continua della situazione, ci siano informazioni obsolete (una per tutte: l’alto livello di radioattività al reattore 4, che ora sembra invece sceso a livelli normali) o stime di danneggiamento del nocciolo che al momento sembrano decisamente premature (e sono invece date per certe nello schema). Resta un’iniziativa lodevole per cercare di spiegare la situazione.

Altrettanto interessante quanto in continua evoluzione, sempre su La Repubblica, è la mappa interattiva dei rilevamenti di radioattività in Giappone della Japan Disaster Prevention and Nuclear Safety Network for Nuclear Environments (che trovate anche in prima pagina sul sito dell’organizzazione). Per capirci, “Gy” sono i Gray, cioè i Joule al Kg di energia depositata dalla radiazione; per confronto, se consideriamo un irraggiamento al corpo intero da parte di raggi gamma, 1 Gray corrisponde a 1 Sievert. Si tenga conto che, secondo gli esperti, il danno da radiazione deriverebbe prevalentemente dalla ionizzazione e non dall’energia depositata (quest’ultima è comunque direttamente proporzionale alla prima). Spero di poter pubblicare a breve un mini-trattato sulle radiazioni e i loro effetti, che sto preparando nei ritagli di tempo, in modo da chiarire un po’ di dubbi.

Secondo il governo giapponese c’è una leggera contaminazione del cibo (al solito verdure a foglia larga, perchè concentrano la pioggia, e latte) prodotto nella prefettura di Fukushima e in altre prefetture (tutte le fonti). Il governo giapponese avrebbe proibito la vendita di questi prodotti. È stata poi rilevata della radioattività nell’acqua di mare vicino alla centrale e, nonostante questa non ponga rischi per la comunità (Kyodo News), si sta cercando di capire se è dovuta soltanto alle recenti piogge oppure c’è stato un rilascio nell’acqua scaricata in mare. 

Commenti all’incidente nucleare di Fukushima (al 16 marzo 2011) del prof. A. Mathis

Pubblico integralmente, con permesso scritto dell'autore, una interessante analisi della struttura di Fukushima Daiichi e degli eventi che hanno coinvolto la centrale. L'analisi è stata scritta in data 16 marzo scorso dal professor Agostino Mathis (trovate alcune informazioni sul professore nel link alla sua conferenza di Giovedìscienza nella barra a fianco) e non tiene conto, naturalmente, di alcuni tra i successivi sviluppi della situazione. Buona lettura!

"La prefettura di Fukushima, in Giappone, ospita le centrali nucleari Fukushima I (o “Dai-ichi”, che in giapponese significa “Uno”),  e Fukushima II (o “Dai-ni”, che in giapponese significa “Due”), 

La centrale nucleare Fukushima I è costituita da sei reattori ad acqua bollente (BWR), che fornivano una potenza totale di 4700 MWe (cioè 4,7 GWe, come tre dei reattori che intenderebbe costruire l’ENEL in Italia) ["MWe" sta per "Megawatt elettrici", cioè di potenza erogata alla rete elettrica, n.d.PV]. Quei reattori entrarono in funzione a partire dai primi anni 1970. I primi cinque reattori, basati su progetti degli anni 1960, hanno uno schema di contenimento del tipo Mark I, come riportato in figura. L’ultimo reattore, da 1100 MWe, è invece più moderno, come quelli di Fukushima II, ed ha uno schema di contenimento del tipo Mark II.

Come si vede dalla figura, il contenimento del tipo Mark I presenta il classico contenitore d’acciaio (comunemente denominato “vessel”), in cui è contenuto il nocciolo che produce energia e contiene il combustibile nucleare molto radioattivo per i prodotti di fissione e gli elementi transuranici, come il Plutonio  e gli altri attinidi, prodotti dalla reazione a catena. Più all’esterno, ma in questi reattori molto vicino, c’è il contenitore a pressione di calcestruzzo, che normalmente presenta una parte asciutta (drywell) ed una parte contenente acqua per condensare rilasci di vapore (wetwell, in basso a forma di toro). 

DW = Drywell; WW = Wetwell; SF = Spent fuel pool

Rough sketch of a typical Boiling water reactor (BWR) Mark I Concrete Containment with Steel Torus including downcomers, as used in the BWR/1, BWR/2, BWR/3 and some BWR/4 model reactors. 

E’ da notare che questo schema destò dubbi presso la Nuclear Regulatory Commission degli Stati Uniti fin dai primi anni 1970, come risulta dall’allegato articolo dell’International Herald Tribune.

Una decina di chilometri più a Sud di Fukushima I si trova la centrale Fukushima II, costituita da quattro reattori ad acqua bollente (del tipo BWR-6), ciascuno da 1100 MWe, che quindi possono fornire in totale una potenza di 4400 MWe. Questi reattori furono costruiti nel corso degli anni 1980, con uno schema di contenimento del tipo Mark II.

Il terremoto dell’11 Marzo 2011, classificato di magnitudo 9 Richter, ha interessato ambedue le centrali. Anche se i terremoti di riferimento per il progetto di quei reattori erano circa un ordine di grandezza meno potenti, apparentemente le strutture edilizie ed impiantistiche non hanno subito danni di rilievo. I  sistemi di spegnimento automatico della reazione a catena (mediante inserzione nel nocciolo di barre di assorbitori neutronici) hanno operato regolarmente in tutti i reattori in quel momento in funzione, riducendo la potenza termica prodotta a quella dovuta soltanto alla radioattività dei prodotti di fissione e degli attinidi (Plutonio ed altri transuranici).

Questa “potenza residua” è inizialmente circa il 7% della potenza termica a cui funzionava il reattore, e si riduce al 2% già dopo un’ora ed all’1% dopo un giorno. Ma si tratta di valori tutt’altro che trascurabili: per un reattore da 1000 MWe, cioè 3000 MW termici, dopo un giorno abbiamo ancora una potenza termica di 10 MW, che tra l’altro in seguito si riduce molto più lentamente e che deve essere smaltita con continuità, pena lo svuotamento del contenitore a pressione e la fusione del combustibile pieno di materiale altamente radioattivo: allo scopo esistevano ovviamente appositi sistemi di raffreddamento di emergenza, sia pure, in questi reattori, di tipo attivo (cioè richiedenti l’alimentazione elettrica).

Essendo caduta per il terremoto tutta la rete elettrica della regione, si attivarono gli appositi “sistemi di continuità”, basati su batterie e generatori diesel-elettrici, che sembrano aver funzionato correttamente per circa un’ora, cioè fino a quando sugli impianti si è abbattuta l’onda di maremoto (lo “tsunami”), anch’essa molto più alta (10 m) della massima prevista in sede di progetto. Quest’onda, oltre a fermare il sistema di refrigerazione di emergenza del nocciolo, presumibilmente ha messo fuori uso molti altri sistemi ausiliari, come per esempio i circuiti di refrigerazione delle piscine contenenti combustibile esaurito in fase di raffreddamento, ponendo in crisi anche reattori in arresto per ispezioni periodiche programmate.

I reattori della centrale Fukushima II, più moderni o forse anche meno colpiti dallo tsunami, sia pure con qualche difficoltà iniziale, sono stati posti regolarmente in condizioni di arresto freddo (cold shutdown).

Invece, per i reattori della centrale Fukushima I, dopo l’arresto dei “sistemi di continuità”, gli interventi degli operatori non hanno potuto che essere fatti in condizioni di emergenza, senza alcun riguardo per l’eventuale futuro recupero dei reattori, addirittura immettendo direttamente acqua di mare nell’impianto. Ciò anche per un altra grave evoluzione, non efficacemente fronteggiabile da contenimenti del tipo Mark I: quando la temperatura del rivestimento in Zircalloy del combustibile nel nocciolo si avvicina ai 1000°C, anche prima della fusione del combustibile, l’acqua o il vapore cominciano a dissociarsi liberando idrogeno, e quindi le sfiatate provocate dagli operatori per salvaguardare il contenitore a pressione immettono anche idrogeno nel volume dell’edificio esterno del reattore, dove a contatto con l’aria provocano le numerose esplosioni riportate sui mass-media: esse appaiono molto preoccupanti, anche se non risultano molto radioattive almeno finché il combustibile non fosse troppo danneggiato. 

Nel famoso incidente di Three Mile Island del 1979, invece, l’edificio esterno, molto grande ed a tenuta di pressione, costituì un efficace volume di sfogo, povero di ossigeno, che non esplose e praticamente evitò le emissioni radioattive nell’ambiente: ma si trattava già di un progetto di circa 20 anni posteriore rispetto a quello dei BWR con contenimenti del tipo Mark I come quelli di Fukushima I.

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Evidentemente è presto per trarre conclusioni su questa tragica ed amara esperienza. Tuttavia si può fin da ora notare che, come già detto, i reattori della centrale nucleare di Fukushima I sono sei, tutti di tipo BWR (Reattori ad Acqua Bollente) di “seconda generazione”, costruiti nel corso degli anni 1970 (con l’unità 1 collegata alla rete nell’ottobre del 1970 e l’ultima unità, la 6, collegata ad ottobre del 1979). Le centrali nucleari in questione erano state progettate per resistere ad un incidente massimo di riferimento che si rifaceva alle conoscenze ingegneristiche di quel periodo, in cui non erano ancora avvenuti incidenti di rilevante importanza, ai fini dell’accrescimento della cultura della sicurezza, quali Three Mile Island e Chernobyl.

Quando, nel 1979, è avvenuto l’incidente di Three Mile Island (classificato di livello 5 nella scala INES), in cui si è avuta un’estesa fusione degli elementi di combustibile del nocciolo, gli addetti ai lavori sono stati chiamati a rivedere le scelte fatte in passato a fronte delle nuove lezioni acquisite. Da quel momento in poi tutto il mondo della ricerca e dell’industria ha focalizzato fortemente l‘attenzione sulla sicurezza del sistema, cercando di capire come migliorare gli impianti esistenti e come progettarne di nuovi in grado di resistere ad incidenti fino a quel momento ritenuti impossibili o altamente improbabili.

Il frutto di quegli intensi anni di lavoro ha dato vita alla progettazione concettuale degli impianti di “terza generazione”, in particolare al francese EPR, all’ americano AP1000 e al giapponese ABWR (Advanced Boiling Water Reactor, un reattore ad acqua bollente della stessa tipologia di quelli in avaria a Fukushima I, ma di tecnologia ben più avanzata: si noti che nella stessa centrale di Fukushima I sono in avanzata fase di costruzione due reattori ABWR da 1380 MWe ciascuno). Anche le centrali di seconda generazione giapponesi più moderne, cioè quelle costruite dopo l’incidente di Three Mile Island del 1979, sono state in grado di resistere all’evento combinato terremoto/tsunami, riportando danni senza fuoriuscite di materiale radio-tossico.

Gli impianti nucleari di terza generazione avanzata sono dotati di dispositivi e barriere multiple di sicurezza non immaginabili all’epoca della costruzione dei reattori BWR della centrale di Fukushima attualmente in avaria. Nei nuovi reattori, alla base del progetto vi sono edifici di contenimento dotati di doppia parete, sistemi di emergenza che possono intervenire anche senza l’intervento dell’uomo e senza alcuna fonte di alimentazione elettrica, sistemi catalitici ad elevato contenuto tecnologico che possono prevenire le esplosioni di idrogeno, anche per rilasci massicci e violenti. In aggiunta, per quanto riguarda la gestione post-incidentale, nell’eventualità che si verifichi un evento di fusione del nocciolo, questi tipi di reattori di terza generazione avanzata dispongono di sistemi in grado di raccogliere e convogliare il materiale fuoriuscente dal reattore in un’area appositamente adibita e di raffreddarlo per tutto il tempo necessario prima dell’intervento in sicurezza da parte dell’uomo.

In Giappone sono già in esercizio reattori ABWR di III generazione; essi sono stati realizzati da una collaborazione General Electric-Hitachi e prodotti ora anche dalla Toshiba. Nei pressi della centrale nucleare in cui sono già operativi due ABWR giapponesi, nota come Kashiwazaki-Kariwa, il 16 luglio 2007 è stato rilevato l'epicentro del più forte terremoto che abbia mai colpito un impianto nucleare prima di quello di questi giorni (magnitudo 6,6 Richter). Non sono state registrate conseguenze sanitarie e ambientali di rilievo, e l'evento è stato classificato come non radiologicamente rilevante dalle autorità internazionali (IAEA).

Per via della forte accelerazione al suolo, il terremoto del luglio 2007, pur non così catastrofico come quello dello scorso 11 marzo, ha sollecitato l'impianto oltre i limiti di progetto, e pertanto si è provveduto subito dopo ad avviare un procedimento di arresto per l’ispezione dei reattori, che ha indicato la necessità di effettuare ulteriori prove e verifiche prima di rimetterli in esercizio. Ad agosto 2010, tre dei sette reattori, tra cui i due ABWR, risultavano normalmente riavviati."


Ho aggiornato il post uploadando il documento cui si riferisce il prof. Mathis. Il link è nel testo.

Aggiornamento sullo stato giapponese

Secondo varie fonti la situazione nella parte di Giappone interessata dai problemi delle centrale di Fukushima rimane stabile. Squadre di tecnici stanno ora cercando di riattivare i sistemi di raffreddamento di alcuni reattori colpiti: secondo NHK TV, il generatore di emergenza del reattore 6 era stato usato finora per alimentare i sistemi di ricircolo dell'acqua nelle piscine di decadimento dei reattori 5 e 6 (si è rivelato ovviamente insufficiente a gestire entrambe le piscine di decadimento dei due reattori, ma ha contribuito a evitare surriscaldamenti pericolosi come è accaduto al reattore 4). E' stato ora affiancato da un nuovo generatore e la temperatura dell'acqua al reattore 5 sta scendendo. Sono stati anche forati i tetti degli edifici 5 e 6 per rimuovere l'eventuale idrogeno in modo non esplosivo (mi chiedo se ciò comporterà rilasci di radioattività, ma penso siano comunque trascurabili rispetto alla situazione del resto della centrale).

Sempre NHK TV, insieme a Kyodo News, comunicano che è stata rilevata una radioattività pari a una dose di 140 microsievert/h in un'area entro 30 km dalla centrale. Secondo gli esperti tuttavia, sebbene all'aperto una dose di questo genere sarebbe pericolosa se assorbita per la durata di un mese, non si tratta di una dose pericolosa se assorbita per pochi giorni e mitigata dalla misura dello sheltering (protezione stando chiusi in casa). In particolare nella cittadina di Namie, 30 km a NO dell'impianto di Fukushima, la radioatività presente comporta una dose di 136 microsievert/h (fonti giapponesi, riportate da NHK TV).

Sempre nella prefettura di Fukushima ed in generale in Giappone, secondo Kyodo News si registrano piccole quantità di iodio radioattivo nell'acqua potabile (77 Bq/kg a Tochigi, 2,5 a Gunma, 0,62 a Saitama, 0,79 a Chiba, 1,5 a Tokio e 0,27 a Niigata, a fronte di un livello minimo di allerta di 300 Bq/Kg). Gli esperti giapponesi assicurano che non si tratta di dosi pericolose (NHK World TV).

NHK World TV comunica infine che alcuni lavoratori della centrale sono stati esposti a una dose superiore ai limiti di legge per i lavoratori professionalmente esposti in Giappone (100 ms/anno). Una nota del TG2 italiano comunicava qualche giorno fa che il limite era stato innalzato dalla Nisa da 100 a 250 ms/anno appositamente per questa emergenza (in Italia questo è pari a 20 ms/anno).

A Tokio infine, si registra tuttora una radioattività ambientale del tutto paragonabile al fondo naturale.

Nuova info sul Giappone

Pochi minuti fa, a TG 2 "Punto di vista" un ingegnere della protezione civile, responsabile delle emergenze, ha dichiarato che la radioattività a Tokyo, misurata in alcuni punti della città dalla protezione civile italiana, risulta entro la norma del fondo naturale della zona. Questa notizia è importante in quanto certa (non arriva da fonti giapponesi) e conferma che per il momento la tanto temuta contaminazione di massa della zona della capitale non è avvenuta. La notizia è in accordo con quanto dichiarato a più riprese dalle fonti giapponesi nei giorni scorsi.

Continuiamo a sperare che il vento spiri verso l'oceano, disperdendo le emissioni radioattive in una zona non abitata, e soprattutto che i tecnici riescano a ripristinare il sistema di raffreddamento del reattore in tempi brevi.

Rapido aggiornamento

Leggo dal rapporto Nisa delle 14:00 ora locale:

Il reattore 1 è sotto iniezione d’acqua di mare  ma sembra stabile.

Il reattore 2 ha probabilmente la camera di soppressione fessurata da cui sfugge vapore contaminato (il pennacchio bianco che si vede nelle riprese e nelle foto aeree/satellitari).

Il reattore 3 è sotto iniezione d’acqua di mare. Dopo l’esplosione si è temuto che si fosse danneggiata anche questa camera di soppressione, ma i livelli di radiazione sembrano smentirlo (secondo Kyodo News siamo a 10 mSv/h, facilmente causati dalle perdite del contenimento del reattore 2).

Il reattore 4 ha una breccia nell’edificio esterno, che(aggiungo io) espone il locale contenente le barre di combustibile esausto all’aria esterna (visto com’è fatto il reattore).  L’incendio divampato ieri si è spento da solo, ma ora le operazioni di pompaggio di acqua si sono interrotte (causa radioattività sopra i livelli legislativi).

Per il resto, rimando i lettori all’analisi del Forum Nucleare Italiano, molto accurata a livello tecnico. Per quanto mi impegni, non ho purtroppo il tempo di realizzare animazioni.

Nuovo incendio al reattore n° 4

Kyodo news e NHK TV comunicano che alle 5:45 ora locale un incendio è scoppiato nuovamente al piano delle piscine di decadimento del reattore numero 4 di Fukushima Daiichi.

La situazione sembra peggiorare

Secondo Kyodo News il reattore n° 1 di Fukushima Daiichi ha da stamattina problemi di surriscaldamento della piscina del combustibile esaurito. La situazione è analoga nella piscina di decadimento del reattore 4. TEPCO comunica che il livello delle piscine sarebbe sceso al punto da lasciare scoperte le barre di combustibile esausto. La notizia non è ancora stata confermata, nè si è iniziato a compensare il livello aggiungendo acqua.

Alle 6:14 ora locale, sempre KN riferisce di un’esplosione al reattore n° 4 che ha dato origine a due squarci da 8x8 metri nell’edificio reattore. Alle 9:38 si è sviluppato un incendio che ha creato una colonna di fumo.

L’agenzia nucleare giapponese riferisce a KN che la temperatura nella piscina del reattore 4 è arrivata a 84°C alle 4 del mattino locali, contro i normali 40-50°C. Normalmente, le barre si trovano sotto 10 m di battente d’acqua.

Secondo il portavoce di TEPCO anche le piscine di decadimento dei reattori 5 e 6 stanno riscaldandosi, ma nelle piscine si trovava solo 1/3 del totale di una carica del reattore, mentre nelle piscine del reattore 4 si trova un intero nocciolo a raffreddare.

TEPCO comunica anche che la fusione del nocciolo del reattore 2 è inevitabile, e con essa la fuoriuscita di materiale radioattivo dal contenitore, se questo è veramente danneggiato.

Cerco di unire i puntini:

1) i reattori 1 e 3 sembrano aver in qualche modo superato i problemi peggiori, mentre il reattore numero 2 ha il grosso problema di aver subito una (probabile?) perdita di integrità del contenitore di sicurezza, l’ultima barriera alla fuoriuscita di materiale radioattivo. Non è chiaro quanto sia grossa questa perdita, ma è sicuramente preoccupante.

2) i reattori 4, 5 e 6 stanno avendo problemi molto seri, in particolare il 4. Mancando l’alimentazione elettrica, è effettivamente ragionevole pensare che le piscine di decadimento siano rimaste prive di ricircolo per giorni, surriscaldandosi a causa del (pur molto minore) calore emesso dal combustibile vecchio. Le piscine contengono combustibile esaurito (cioè scorie) non più così calde da necessitare un raffreddamento attivo importante, ma non ancora abbastanza fredde da poter essere sistemate nei bidoni e messe in un deposito. Sono normalmente conservate per alcuni anni all’interno di enormi piscine, sotto parecchi metri di battente d’acqua (eccellente schermo per le radiazioni e insieme buon refrigerante) ma purtroppo fuori dal contenitore di sicurezza del reattore (in generale, non ho notizie specifiche sulla centrale di Fukushima). Quindi, in particolare nel reattore 4, se è vero che è stato l’idrogeno prodotto dal surriscaldamento delle barre scoperte in piscina a far saltare il contenitore e aprire le due brecce indicate sopra, abbiamo una poco simpatica situazione di scorie nucleari calde e fumanti messe sostanzialmente a cielo aperto. E nei reattori 5 e 6 è purtroppo possibile che si verifichi la stessa cosa, anche se hanno meno combustibile.

Conclusione: a questo punto il rilascio di materiale radioattivo dalla crepa del reattore 2 e dalle brecce delle piscine del reattore 4 è, a mio avviso, praticamente inevitabile, il che è confermato dalle dichiarazioni di TEPCO. Molto probabilmente, l’evacuazione proseguirà e alla fine non ci saranno dosi molto elevate alla popolazione; certo mettere subito in chiaro la situazione e soprattutto il pericolo insito nella mancanza di ricircolo nelle piscine di decadimento avrebbe contribuito a rendere tutti più consci di cosa stava succedendo. 

Nuovo quadro della situazione in Giappone

La situazione è di nuovo critica: secondo Kyodo News anche il reattore n° 2 ha avuto un’esplosione dovuta all’idrogeno  (alle 6:11 ora locale), ma questa avrebbe danneggiato “la camera di soppressione, una struttura collegata al contenitore del reattore progettata per raffreddare il vapore e ridurre la pressione nel contenitore” , determinando una fuga di radioattività. I livelli misurati in zona sarebbero “400 volte il livello massimo annuo” (1 mSv), che interpreterei come 400 mSv/h. Se è così, la permanenza di un’ora nelle vicinanze della centrale porterebbe il malcapitato ad assorbire una dose che rasenta i limiti degli effetti immediati; spero di aver capito male e che si tratti di 400 mSv annui, una dose comunque importante ma di pericolosità limitata.Al momento, l'interpretazione non è chiara e potrebbero essere plausibili entrambi i valori.

In una nota più recente, la stessa Kyodo news riassume la situazione così:

-  Reattore 1:  guasto al raffreddamento, fusione parziale del nocciolo, esplosione dell’idrogeno, pompaggio di acqua di mare.

- Reattore 2: guasto al raffreddamento, acqua di mare pompata dentro, barre di combustibile temporaneamente esposte, fusione parziale del nocciolo, danno al contenimento del nocciolo

- Reattore 3: guasto al raffreddamento, fusione parziale del nocciolo, esplosione dell’idrogeno, pompaggio di acqua di mare.

- Reattore 4:  in manutenzione al momento del terremoto, incendio causato da un’esplosione di idrogeno alle piscine di decadimento del combustibile esaurito (esterne all’edificio reattore, n.d.PV), si teme che il livello di acqua nelle piscine stia diminuendo

- Reattore 5: in manutenzione al momento del terremoto

- Reattore 6: in manutenzione al momento del terremoto

A quanto pare, il parere di TEPCO è che la fusione del nocciolo al reattore 2 non può essere evitata. (Kyodo News)

Il governo ha ordinato lo sheltering (chiudersi in casa) ai residenti entro 20-30 km e sono state rilevate piccole quantità di Cesio e Iodio radioattivi nell’aria di Tokio (non è chiaro quanto; i venti comunque ora soffiano verso sud dalla centrale, cioè verso la capitale nipponica). Nella prefettura di Ibaraki, a sud della centrale, si è rilevato un livello di radioattività pari a 100 volte la norma (200 microsieverts/h?).

Vi tengo aggiornati in caso di novità rilevanti.

Chiarimenti ulteriori

Il Sole 24 Ore pubblica oggi un articolo piuttosto interessante, incentrato ancora su quello che sta succedendo alla centrale Fukushima Daiichi. Ho trovato l'articolo molto interessante ma non ho tempo al momento di commentarlo; mi limito a linkarlo. Buona lettura a tutti!

Incidente nucleare di Fukushima – una spiegazione semplice e accurata

Leggo sul blog americano The Energy Collective (qui la versione originale in inglese) una descrizione accurata e interessante della dinamica dei problemi avuti alla centrale di Fukushima Daiichi a seguito del terribile terremoto avvenuto da quelle parti in questi giorni. Traduco in italiano l’articolo, a firma di Barry Brook, così com’è e il più fedelmente possibile, in modo da rendere disponibile la spiegazione anche ai non anglofoni. L’articolo è copyright dell’autore; la presente traduzione è libera, ha solo scopo informativo e non intende violare alcuna legge o proprietà intellettuale nè avanzare pretese sulla proprietà intellettuale dell’articolo originale. Ecco l’articolo:

“Insieme ad aggiornamenti da  fonti affidabili quali IAEA e WNN ,c’è una quantità incredibile di disinformazione e voli pindarici in giro in internet e sui media in questo momento a riguardo della situazione del reattore di Fukushima.Nel post su BNC Discussion Thread – Japanese nuclear reactors and the 11 March 2011 earthquake (e nei molti commenti che riguardano il post iniziale), sono forniti molti dettagli tecnici, così come update regolari. Ma che ne dite di un riassunto per l’uomo comune? Come può la maggior parte delle persone mettere le mani su cosa sta succedendo, perchè e quali saranno le conseguenze?

Ho riprodotto di seguito un riassunto della situazione preparato dal Dr. Josef Oehmen, uno scienziato ricercatore dell’MIT di Boston. È un dottorando (PhD), il cui padre ha una notevole esperienza nell’industria nucleare tedesca. Questo articolo è stato pubblicato inizialmente da Jason Morgan , che mi ha gentilmente permesso di riprodurlo qui. Penso sia molto importante che queste informazioni siano comprese da tutti.

Scrivo questo brano (è il 12 Marzo) per darvi alcuni indizi riguardanti alcuni dei problemi giapponesi [in questi momenti], in particolare la sicurezza dei reattori nucleari giapponesi. A un primo esame, la situazione è grave, ma sotto controllo. E questo articolo è lungo! Ma dopo averlo letto saprete di più sugli impianti nucleari di tutti i giornalisti di questo mondo messi assieme.

C’è stato e *non c’è stato* un rilascio significativo di radioattività.

Per “significativo” intendo un livello di radiazioni superiore a quanto ricevereste – diciamo – durante un volo di lunga durata, oppure bevendo un bicchiere di birra proveniente da aree con un alto livello del fondo naturale di radiazioni.

 Ho letto tutti i bollettini di news rilasciati sull’incidente dal momento del terremoto. Non c’è stato un singolo rapporto (!) che fosse accurato  e privo di errori (e parte del problema è anche una debolezza del sistema giapponese di comunicazioni in caso di crisi). Per “non privi di errori” non mi riferisco a giornalismo di parte antinucleare, che è abbastanza normale in questi giorni. Per “non privi di errori” intendo errori sfrontati riguardanti leggi naturali e della fisica, insieme a grossolane malinterpretazioni dei fatti, dovuti a un ovvia mancanza di competenze di base e comprensione di come i reattori nucleari sono costruiti e utilizzati. Ho letto un rapporto di 3 pagine sulla CNN in cui ogni singolo paragrafo conteneva un errore.

Dovremo coprire alcune lacune fondamentali, prima di entrare nel merito di cosa sta succedendo.

Costruzione dell’impianto nucleare di Fukushima

Gli impianti a Fukushima sono i cosiddetti Boiling Water Reactors (Reattori ad acqua bollente, n.d.PV), o BWR. I reattori ad acqua bollente sono simili a un bollitore a pressione. Il combustibile nucleare riscalda l’acqua, l’acqua bolle e genera vapore, il vapore attiva quindi le turbine che creano l’elettricità, poi  il vapore è raffreddato e condensato nuovamente in acqua e l’acqua reimmessa [nel reattore] per essere riscaldata dal combustibile nucleare. Questo bollitore a pressione opera a una temperatura di circa 250°C.

Il combustibile nucleare è ossido di Uranio. L’ossido di uranio è un materiale ceramico con un punto di fusione molto alto, di circa 3000°C. Il combustibile è realizzato in pastiglie (pensate a cilindretti delle dimensioni di un mattoncino della Lego). I pezzi sono poi assemblati insieme in un lungo tubo fatto di Zircaloy, con un punto di fusione di 2200°C e sigillati bene. L’assemblato prende il nome di “barra di combustibile”.  Queste barre di combustibile sono quindi messe insieme a formare fasci più grossi e un certo numero di questi fasci sono poi messi nel reattore. Tutti questi fasci insieme costituiscono il “core”(in italiano “nocciolo”, n.d.PV).

La guaina di Zircaloy è la prima barriera di contenimento. Separa il combustibile radioattivo dal resto del mondo.

Il nocciolo è poi messo nel “pressure vessel” (“recipiente in pressione”, n.d.PV) che è il bollitore a pressione di cui abbiamo parlato in precedenza. Il pressure vessel è la seconda barriera di contenimento. Si tratta di un robusto recipiente, progettato per contenere in sicurezza il nocciolo per temperature di diverse centinaia di gradi centigradi. Ciò copre gli scenari nei quali si riesce a ripristinare il raffreddamento ad un certo punto.

L’intero “hardware” del reattore nucleare – il pressure vessel, tutte le tubazioni, le pompe, le riserve di refrigerante (acqua)- è poi incastonato nella terza barriera di contenimento. La terza barriera di contenimento è una bolla molto spessa dell’acciaio più resistente, sigillato ermeticamente (sotto vuoto). La terza barriera di contenimento è progettata, costruita e testata per un singolo obiettivo: contenere, indefinitamente, una fusione completa del nocciolo. A tale scopo, sotto il pressure vessel (la seconda barriera) viene messo un grosso e spesso basamento di cemento riempito di grafite, il tutto dentro la terza barriera di contenimento. Questo è il cosiddetto “acchiappa-core”. Se il nocciolo dovesse sciogliersi e il pressure vessel esplodere (e magari sciogliersi), il basamento raccoglierà il combustibile fuso e tutto il resto. È costruito in modo tale che il combustibile nucleare si spanda, agevolandone il raffreddamento.

Questa terza barriera di contenimento è poi circondata dall’edificio reattore. L’edificio reattore è un guscio esterno con il compito di mantenere fuori gli agenti atmosferici, ma senza la pretesa di “mantere dentro” nulla (questa è la parte danneggiata durante l’esplosione, ma ne parleremo meglio dopo).

Nozioni fondamentali sulle reazioni nucleari

Il combustibile all’uranio genera calore tramite fissione nucleare. I grandi atomi di uranio sono spezzati in atomi più piccoli. Ciò genera calore e neutroni (una delle particelle che formano un atomo). Quando un neutrone colpisce un altro atomo di uranio, questo si spacca, generando altri neutroni, e così via. Si chiama reazione nucleare a catena.

Ora, impacchettare insieme un sacco di barre di combustibile una vicino all’altra porterebbe rapidamente a un surriscaldamento, e dopo circa 45 minuti,allo scioglimento (“fusione” n.d.PV) delle barre di combustibile. Vale la pena ricordare a questo punto che il combustibile nucleare in un reattore non può *mai* causare un’esplosione nucleare del tipo di una bomba nucleare. Costruire una bomba nucleare è in realtà abbastanza difficile (chiedete all’Iran). A Chernobyl, l’esplosione fu causata da un eccessiva crescita della pressione, l’esplosione dell’idrogeno e la rottura di tutte le barriere di contenimento, che ha sospinto il materiale del nocciolo fuso nell’ambiente (una sorta di “bomba sporca”). Perchè quello non è successo e non succederà in Giappone lo vedremo in seguito.

Per controllare la reazione nucleare a catena, gli operatori del reattore usano le cosiddette “barre di controllo”. Le barre di controllo assorbono i neutroni e uccidono la reazione a catena istantaeamente. Un reattore nucleare è costruito in modo tale che, durante la normale operatività, tutte le barre di controllo sono estratte dal reattore. L’acqua di raffreddamento porta allora via il calore (e lo converte in vapore ed elettricità) con la stessa velocità con la quale il nocciolo lo produce. E avete anche un sacco  di margine di manovra nei dintorni del punto di funzionamento di 250°C.

La sfida arriva perchè, dopo aver inserito le barre e bloccato la reazione a catena, il nocciolo continua a produrre calore. L’uranio ha terminato la reazione a catena. Ma un buon numero di elementi radioattivi intermedi vengono creati dall’uranio durante il processo di fissione, soprattutto isotopi del Cesio e dello Iodio, cioè versioni radioattive di questi elementi che si dividono pian piano in atomi più piccoli non più radioattivi. Quegli elementi continuano a decadere e produrre calore. Siccome non sono più generati dall’uranio (l’uranio ha smesso la reazione di fissione con l’immissione delle barre di controllo), diminuiscono costantemente, cosicchè il nocciolo si raffredda nel giro di qualche giorno, finchè questi elementi sono finiti.

È il calore residuo che sta causando dei grattacapi al momento.

Quindi il primo tipo di materiale radioattivo è l’uranio nelle barre di combustibile, più gli elementi radioattivi intermedi in cui decade l’uranio, anche questi dentro le barre di combustibile (Cesio e Iodio).

C’è un secondo tipo di materiale radioattivo creato, al di fuori delle barre di combustibile. La principale differenza: questi materiali hanno una vita media molto corta, che significa che decadono molto rapidamente e si suddividono in materiali non radioattivi. Per rapido intendo secondi. Quindi se questi materiali radioattivi sono rilasciati nell’ambiente, sì, è stata rilasciata della radioattività, ma no, non è pericoloso, per nulla. Perchè? Nel tempo in cui dite “R-A-D-I-O-N-U-C-L-I-D-I”, sarebbero innocui, perchè si sono spezzati in elementi non radioattivi. Questi elementi sono per esempio l’N-16, l’isotopo (o la versione) radioattiva dell’azoto (aria). Gli altri sono gas nobili come lo Xeno. Ma da dove arrivano? Quando l’uranio si spacca, genera un neutrone (v. sopra). La maggior parte dei neutroni colpiranno un altro atomo di uranio e manterranno attiva la reazione a catena. Ma alcuni lasceranno la barra di combustibile e colpiranno le molecole d’acqua o l’aria che c’è nell’acqua. Così, un elemento non radioattivo può “catturare” un neutrone. Diventa radioattivo. Come descritto sopra, si sbarazzerà rapidamente (secondi) del neutrone per ritornare alla sua bellezza iniziale.

Il secondo tipo di radiazioni è molto importante quando parleremo di radioattività rilasciata nell’ambiente, più tardi.

Cos’è successo a Fukushima

Cercherò di riassumere i fatti principali. Il terremoto che ha colpito il Giappone è stato 7 volte più potente del peggior terremoto per resistere al quale la centrale era costruita (la scala Richter lavora logaritmicamente; la differenza tra l’8.2 per cui l’impianto era costruito e l’8.9 che arrivò è 7 volte, non 0,7). Da cui il primo “Hurrà” per gli ingegneri giapponesi, il tutto ha resistito lo stesso.

Quando il terremoto ha colpito con 8.9, tutti i reattori nucleari sono andati in spegnimento automatico. Entro pochi secondi dall’inizio del terremoto, le barre di controllo sono state inserite nel nocciolo e la reazione nucleare a catena si è arrestata. Ora, il sistema di raffreddamento deve rimuovere il calore residuo. La quantità di calore residuo è circa il 3% della quantità di calore prodotta durante il funzionamento normale.

Il terremoto ha distrutto la fonte esterna di energia elettrica per il reattore nucleare. Questo è uno dei peggiori guasti per un impianto nucleare, e di conseguenza, un “black-out impianto” riceve un sacco di attenzioni quando si progettano sistemi di emergenza. L’energia è necessaria per mantenere le pompe del refrigerante in azione. Dal momento in cui l’impianto è stato spento, non può più produrre elettricità da solo.

Le cose sono andate bene per un’ora. Un set di generatori di emergenza Diesel sono entrati in azione e hanno fornito l’elettricità necessaria. Poi è arrivato lo tsunami, molto più grande di quanto la gente si aspettava quando ha costruito l’impianto (v. sopra, fattore 7). Lo tsunami ha portato via l’intero set di generatori Diesel di emergenza.

Quando si progetta un impianto nucleare, gli ingegneri seguono una filosofia chiamata “Difesa in profondità”. Ciò significa che prima di tutto costruisci tutto per resistere alla peggiore catastrofe che riesci a immaginare, poi progetti l’impianto in modo tale da poter gestire in queste condizioni un guasto dopo l’altro (anche se pensi che non accadrà mai). Uno tsunami che porta via tutta la potenza in un colpo solo è uno scenario di quel tipo. L’ultima linea di difesa è mettere tutto dentro al terzo contenimento (v. sopra), che conterrà tutto, indipendentemente dalle condizioni del reattore, le barre di controllo dentro o fuori , il nocciolo fuso o meno.

Quando i generatori Diesel sono stati spazzati via, gli operatori del reattore hanno attivato le batterie di emergenza. Le batterie sono state progettate come riserva della riserva per fornire energia per il raffreddamento del nocciolo per 8 ore. E l’hanno fatto.

Entro le 8 ore, era necessario trovare un’altra fonte di energia e connetterla all’impianto. La rete elettrica era indisponibile a causa del terremoto. I generatori Diesel erano stati distrutti dallo tsunami. Così, sono arrivati dei camion con dei generatori Diesel mobili.

È qui che le cose hanno cominciato ad andare seriamente male. Non è stato possibile connettere i generatori esterni all’impianto (le spine non si inserivano). Così, dopo che le batterie hanno esaurito la carica, non è stato più possibile rimuovere il calore residuo.

A questo punto gli operatori della centrale hanno cominciato a seguire le procedure di emergenza studiate per un “evento di perdita di refrigerante”. È un altro passo delle linee di “difesa in profondità”. L’energia per i sistemi di raffreddamento non avrebbe mai dovuto guastarsi completamente, ma è successo, così si sono “ritirati” nella successiva linea difensiva. Tutto ciò, benchè ci sembri scioccante, è parte dell’addestramento giorno-per-giorno di un operatore di una centrale nucleare, fino alla gestione della fusione del nocciolo.

È stato a questo punto che la gente ha cominciato a parlare di fusione del nocciolo. Perchè alla fine, se il raffreddamento non può essere ripristinato, il nocciolo si fonderà (dopo ore o giorni), e l’ultima linea di difesa, il basamento e la terza barriera di contenimento, dovranno entrare in gioco.

Ma l’obiettivo a questo punto era gestire il nocciolo mentre si surriscaldava, ed assicurarsi che sia la prima barriera di contenimento (le guaine di Zircaloy che contengono il combustibile nucleare) che la seconda barriera di contenimento (il bollitore a pressione) rimangano intatti e operativi per il tempo più lungo possibile, per dare agli ingegneri tempo per riparare il sistema di raffreddamento.

Siccome raffreddare il nocciolo è così difficile, il reattore ha un certo numero di sistemi di raffreddamento, ciascuno in versione multipla (il “reactor water cleanup system”, il “decay heat removal”, il “reactor core isolating cooling”, lo “standby liquid cooling system” e l’”emergency core cooling system”).

Quali di questi non hanno funzionato e quando non è chiaro in questo momento.

Quindi immaginate il nostro bollitore a pressione sul suo basamento, acceso su “piano” ma acceso. L’operatore usa qualsiasi sistema di raffreddamento ha a disposizione per cercare di rimuovere più calore possibile, ma la pressione comincia a crescere. La priorità ora è il mantenimento dell’integrità della prima barriera di contenimento (mantenere la temperatura delle barre di combustibile sotto i 2200°C), e della seconda barriera di contenimento , il bollitore. Per mantenere l’integrità del bollitore (la seconda barriera), si è dovuto effettuare dei rilasci per allentare la pressione di volta in volta. Siccome la possibilità di fare ciò in caso di emergenza è fondamentale, il reattore ha 11 valvole di sfioro. Gli operatori hanno cominciato allora a sfiatare vapore di volta in volta per controllare la pressione. La temperatura a questo punto era di circa 550°C.

Eccoci al punto in cui le news parlano di “rilasci di radioattività” cominciati. Credo di aver spiegato sopra perchè sfiatare il vapore è teoricamente lo stesso che rilasciare radiazioni nell’ambiente, ma perchè non è stato e non è pericoloso. L’azoto radioattivo così come i gas nobili non sono una minaccia per la salute umana.

A un certo punto durante lo sfiato, è avvenuta l’esplosione. L’esplosione ha avuto luogo fuori dalla terza barriera (la nostra “ultima linea di difesa”), e dall’edificio reattore. Ricordate che l’edificio reattore non ha funzioni di ritenzione della radioattività che contiene. Non è ancora del tutto chiaro cosa successe, ma questo è lo scenario più probabile: gli operatori hanno deciso di sfiatare il vapore dal pressure vessel non direttamente nell’ambiente, ma nello spazio tra la terza barriera e l’edificio reattore (per dare alla radioattività nel vapore più tempo per diminuire. Il problema è che alle elevate temperature che il reattore ha raggiunto a questo punto, le molecole dell’acqua possono dissociarsi in ossigeno e idrogeno – una miscela esplosiva. Ed è esploso, fuori dalla terza barriera, danneggiando l’edificio tutt’attorno. È stata quel tipo di esplosione, ma entro il pressure vessel (perchè è stato malprogettato e gestito male dagli operatori) che ha portato all’esplosione di Chernobyl. Non c’è mai stato questo rischio a Fukushima. Il problema della formazione di idrogeno e ossigeno è uno dei più grandi quando progetti un impianto nucleare (se non sei un Sovietico...) (la nota tra parentesi è dell’autore; mi dissocio da considerazioni personali n.d.PV), cosicchè il reattore è costruito e operato in modo che non possa accadere dentro le barriere di contenimento. È successo fuori, il che non è stato pensato come un possibile scenario incidentale, ed è OK, perchè non ha posto rischi per la barriera di contenimento.

Così la pressione è sotto controllo e il vapore viene rilasciato. Ora, se continui a far bollire la tua pentola, il problema è che il livello dell’acqua continuerà a scendere e scendere. Il nocciolo è coperto da parecchi metri d’acqua per permettere che passi un po’ di tempo (ore, giorni) prima che diventi esposto. Non appena le barre cominciano a essere esposte in punta, le parti esposte raggiungeranno la temperatura critica di 2200°C dopo circa 45 minuti. Questo è il momento in cui la prima barriera, le guaine di Zircaloy, sarà rotta.

E questo è cominciato ad  accadere. Non si è riusciti a ripristinare il raffreddamento prima che avessero luogo alcuni (molto limitati) danni alle guaine di parte del combustibile. Il materiale nucleare in sè era ancora intatto, ma la guaina di Zircaloy circostante ha iniziato a sciogliersi. Cosa è successo ora è che alcuni prodotti di decadimento dell’uranio – Cesio e Iodio radioattivi – hanno cominciato a miscelarsi con il vapore. Il grosso problema, l’uranio, era ancora sotto controllo, perchè le barre di ossido di uranio stanno bene fino a 3000 °C. È giunta conferma che una piccolissima quantità di Cesio e Iodio è stata misurata nel vapore rilasciato in atmosfera.

Sembra che questo fosse il “segnale di partenza” per un grande piano B. La piccola quantità di Cesio misurata ha detto agli operatori che la prima barriera di contenimento su una delle barre da qualche parte stava per cedere. Il piano A era stato di ripristinare uno dei normali sistemi di raffreddamento del nocciolo. Perchè è fallito non è chiaro. Una possibile spiegazione è che lo tsunami ha anche portato via / inquinato tutta l’acqua pulita necessaria per i sistemi di raffreddamento normale.

L’acqua usata per raffreddare il sistema è acqua molto pulita e demineralizzata (distillata). La ragione per usare acqua pura è l’attivazione summenzionata da parte dei neutroni dall’uranio: l’acqua pura non si attiva molto, percui rimane sostanzialmente priva di radioattività. Terriccio o sale nell’acqua assorbirebbero i neutroni più rapidamente, diventano più radioattive. Questo non ha nessun effetto sul nocciolo – non gli importa con che acqua è raffreddato. Ma rende la vita più difficile agli operatori e ai meccanici quando devono avere a che fare con acqua attivata (cioè leggermente radioattiva).

Ma il piano A è fallito – sistemi di raffreddamento inoperabili  o acqua aggiuntiva non disponibile – così è entrato in azione il piano B. Questo è ciò che sembra sia successo:

Per prevenire la fusione del nocciolo, gli operatori hanno cominciato a usare acqua di mare per raffreddare il nocciolo. Non sono ben sicuro se hanno allagato il nostro bollitore (la seconda barriera di contenimento) o se hanno allagato il terzo contenimento, immergendo il bollitore nell’acqua. Ma non ha importanza.

Il punto è che ora il combustibile nucleare è stato raffreddato. Siccome la reazione a catena si è fermata parecchio tempo fa, c’è solo una piccola quantità di calore prodotta ora. La grande quantità di acqua di raffreddamento che è stata usata è sufficiente per rimuovere quel calore. Siccome è davvero tanta, il nocciolo non produce sufficente calore per riscaldare nuovamente  e produrre una pressione significativa. Inoltre, all’acqua di mare è stato aggiunto acido borico. L’acido borico è una “barra di controllo liquida”. Qualunque decaidmento sta ancora avvenendo, il boro catturerà eventuali neutroni e accelererà ulteriormente il processo di refrigeramento del nocciolo.

L’impianto è arrivato vicino alla fusione del nocciolo. Ecco lo scenario peggiore che avrebbe potuto accadere ma è stato evitato: se non si fosse potuto usare l’acqua di mare per il raffreddamento, gli operatori avrebbero continuato a sfiatare il vapor d’acqua per evitare l’aumento della pressione. La terza barriera di contenimento  sarebbe quindi stata sigillata completamente per permettere la fusione del nocciolo senza rilascio di materiale radioattivo all’esterno. Dopo la fusione, ci sarebbe stato un periodo di attesa per permettere il decadimento dei materiali radioattivi intermedi all’interno del reattore e per lasciare che tutte le particelle radioattive si depositassero su una superficie dentro il contenitore. Il sistema di raffreddamento sarebbe stato ripristinato alla fine, e il nocciolo fuso raffreddato a temperature gestibili. Il contenitore sarebbe poi stato pulito all’interno. Dopodichè, sarebbe iniziato un fastidioso lavoro di rimozione del nocciolo fuso dal contenitore, impacchettando il combustibile ora solidificato pezzo per pezzo in containers di trasporto e mandandoli poi agli impianti di riprocessamento. A seconda del danno, i blocchi dell’impianto sarebbero stati riparati o smantellati.

Ora, dove siamo rimasti?

1.  l’impianto è ora al sicuro e rimarrà al sicuro

2. il Giappone sta vivendo un incidente di livello 4 della scala INES (International Nuclear Event Scale, n.d.PV): incidente nucleare con conseguenze locali. Ciò è male per l’azienda che possiede l’impianto, ma irrilvante per chiunque altro

3. Alcune radiazioni sono state rilasciate quando il pressure vessel è stato sfiatato. Tutti gli isotopi radioattivi dal vapore attivato sono andati (decaduti). Una piccolissima quantità di Cesio è stata rilasciata, insieme a Iodio. Se foste seduti sulla ciminiera dell’impianto mentre stanno sfiatando, dovreste probabilmente smettere di fumare per ritornare ad avere la stessa aspettativa di vita che avevate in precedenza. Gli isotopi di Cesio e Iodio sono stati portati al mare e non li vedremo mai più.

4. C’è stato qualche danno limitato alla prima barriera di contenimento. Ciò significa che un certo quantitativo di Cesio e Iodio radioattivi sono stati anche rilasciati nell’acqua di raffreddamento, ma niente uranio o altra roba cattiva [sic] (l’ossido di uranio non si “scioglie” in acqua). Ci sono altre strutture per il trattamento dell’acqua di raffreddamento dentro alla terza barriera di contenimento. Il Cesio e lo Iodio radioattivi saranno rimossi e infine sistemati come rifiuto radioattivo in un sito di stoccaggio.

5. L’acqua di mare usata come refrigerante sarà attivata in qualche maniera. Siccome le barre di controllo sono inserite completamente, la reazione dell’uranio non sta avvenendo. Ciò significa che la reazione nucleare “principale” non sta avvenendo, non contribuendo perciò all’attivazione. I materiali intermedi  (Cesio e Iodio) sono praticamente andati a questo punto, perchè il decadimento dell’uranio (la reazione nucleare, presumo n.d.PV) è stato fermato parecchio tempo fa. Ciò riduce ulteriormente l’attivazione. Il punto finale è che ci sarà un basso livello di attivazione dell’acqua di mare, che sarà a sua volta rimossa dalle strutture di trattamento.

6. L’acqua di mare sarà allora rimpiazzata da acqua di raffreddamento “normale”

7. il nocciolo del reattore sarà allora smantellato e trasportato in una struttura di smantellamento, esattamente come durante  un cambio combustibile.

8. Le barre di combustibile e l’intero impianto sarà controllato per potenziali danni. Ciò prenderà circa 4-5 anni

9. I sistemi di sicurezza di tutti gli impianti giapponesi saranno incrementati per resistere a un terremoto di grado 9.0 e uno tsunami (o peggio)

10. Credo che il problema più significativo sarà la carenza di energia prolungata. Circa metà dei reattori nucleari giapponesi dovranno probabilmente essere ispezionati, riducendo così la capacità della nazione di generare energia del 15%. Ciò sarà probabilmente coperto facendo funzionare gli impianti a gas che sono normalmente impiegati per coprire i picchi di energia anche per coprire il fabbisogno base. Questo aumenterà la vostra bolletta dell’elettricità, così come porterà a potenziali cali di potenza durante i picchi di richiesta, in Giappone.”

Anche il reattore 3 di Fukushima Daiichi esplode a causa dell'idrogeno.

Kyodo news comunica in una nota che alle 11:01 ora locale di lunedì 14 marzo anche l'edificio del reattore n° 3 ha subito un'esplosione causata dall'accumulo di idrogeno. L'esplosione ha causato ferite lievi a undici lavoratori ed è stata chiamata un'ambulanza. I livelli di radioattività appaiono tuttavia normali (20 microsievert/h alle 11:44 ora locale) e l'integrità della struttura di contenimento non sembra essere stata compromessa, esattamente come avvenuto per Fukushima Daiichi 1.

Nel frattempo, anche il reattore n° 2 di Fukushima Daiichi sembra aver perso la capacità refrigerante e viene in questo momento refrigerato con acqua di mare, ma il nocciolo del reattore non sembra essere rimasto scoperto (Kyodo News).

Terremoto in Giappone, si comincia a capire meglio cos'è successo alle centrali nucleari.

Riassumo in un nuovo post la situazione attuale (ore 20:30 italiane circa) delle 5 centrali nucleari giapponesi colpite dal tremendo terremoto di venerdì scorso, con sciami sismici di assestamento che continuano ancora, e successivi tsunami.
Le 5 centrali nucleari coinvolte dalle scosse (sopra il sesto grado della scala Richter) si sono spente come da procedura automatica, tuttavia a causa dell'estrema intensità del sisma (riclassificato in un secondo momento al grado 9 della scala Richter) alcuni reattori di alcune di esse hanno avuto dei problemi. Queste sono:

La centrale di Onagawa (foto: Wikipedia)

1) la centrale di Onagawa ha subito, secondo le prime informazioni ricevute, un incendio in sala turbine di uno dei tre reattori. L'incendio risultava estinto già alle 12:45 di venerdì (fonte: IAEA alert log). Essendo tuttavia reattori ad acqua bollente, nei quali l'acqua del reattore passa direttamente in turbina, non possiamo comunque dire che l'incendio non ha avuto per certo nessun effetto radiologico. In ogni caso, mancano ulteriori informazioni ma la situazione di Onagawa non sembra destare preoccupazioni al momento.

2) la prima delle due centrali di Fukushima (nota come Fukushima I o Fukushima Dai-ichi) ha avuto alcuni problemi di raffreddamento degli impianti: la centrale è costituita da 6 reattori più altri due in previsione. Dei 6 già esistenti, tre erano in manutenzione, mentre gli altri tre sono andati in arresto automatico a caldo a seguito del terremoto. Dopo lo Tsunami, i generatori che dovevano garantire l'energia per il raffreddamento si sono spenti nel reattore n°1, causando un calo di livello dell'acqua di raffreddamento (per via della forte evaporazione), in congiunzione con un'aumento della pressione e della temperatura del reattore. Una nota delle 22:10 di venerdì 11 dell'IAEA alert log comunica che il reattore è stato soggetto a rilascio controllato dalla ciminiera. Ogni centrale nucleare ha una ciminiera da usarsi proprio in casi di estrema emergenza come questi, dalla quale rilasciare, in quota e nella maniera meno invasiva possibile, parte dei gas contenuti nell'edificio reattore, evitando così un'esplosione per sovrapressione e rilasci molto più consistenti e a terra, quindi più pericolosi. Secondo IAEA, il rilascio è comunque soggetto a filtraggio per abbattere il più possibile la radioattività contenuta. Per precauzione, la popolazione è stata evacuata in un raggio di 10 km dalla centrale.

Edificio del reattore-1 (foto: wikipedia)

Dopo il rilascio, sono stati rilevati livelli di radioattività pari a circa 1015 microsievert/h, poi saliti a 1550 (Kyodo news), un livello pari all'incirca a metà del fondo naturale di radiazioni annuo e al massimo consentito dalle normative internazionali per la dose annua alla popolazione non professionalmente esposta.
Sottolineo che, secondo fonti mediche, la dose letale mediana (50% dei decessi se non curati) di radiazioni ionizzanti è pari a 6 Gray, cioè 6 Sievert di raggi gamma (6.000.000 microsievert, circa 6000 volte quanto rilevato) mentre la soglia minima per effetti immediati si aggira intorno al Sievert (1.000.000 microsievert).

Poco dopo, un'esplosione probabilmente dovuta all'accumulo di idrogeno e ossigeno ha scoperchiato l'edificio reattore, lasciando però indenne il contenitore interno di sicurezza (NHK TV, Kyodo news, IAEA Alert log). L'esplosione ha causato il ferimento di 4 operatori che stavano mettendo in sicurezza la centrale, ma nessuno di loro è in pericolo di vita (IAEA Alert log). Successivamente, la stessa fonte riporta altri 3 feriti, più un lavoratore esposto a livelli di radiazioni leggermente più elevati del massimo legislativo, ma entro i limiti di emergenza dell'IAEA stessa.
In una nota successiva dell'IAEA Alert log, alle 20:20 giapponesi del 12 marzo si è provveduto a iniettare acqua di mare mista a Boro (un elemento che assorbe i neutroni e impedisce al reattore di riattivarsi eventualmente a causa dell'acqua) e la misura ha avuto successo, riportando i livelli di radioattività a 184 microsieverts/h dopo una cinquantina di minuti (stessa fonte). Nel frattempo, l'area di evacuazione è stata estesa a 20 km.
Le autorità hanno segnalato la contaminazione di ventuno persone nell'area di evacuazione, che sono state sottoposte a doccia decontaminante ma per le quali non si temono problemi di salute (NHK World TV).

Più tardi, anche nel reattore 3 della stessa centrale il sistema di raffreddamento ha smesso di funzionare, portando i tecnici ad effettuare un rilascio analogo a quello della prima centrale alle 9:20 ora locale. Il rilascio è avvenuto correttamente e si sta provvedendo all'iniezione di acqua di mare (IAEA Alert log).

Fukushima Dai-ini (foto: Wikipedia)

3) la seconda centrale di Fukushima, nota come Fukushima II o Fukushima Dai-ini e costituita da 3 reattori ad acqua bollente. A quanto dice IAEA Alert log i reattori 1,2 e 4 dispongono correttamente dell'energia per far funzionare i sistemi di raffreddamento. Il reattore 3 è invece in condizioni di spegnimento a freddo. C'è però da segnalare un morto e tre feriti durante la manovra di una gru alla centrale stessa (IAEA Alert log).

Tokai I e II (foto: Wikipedia)

4) la centrale di Tokai , una delle prime centrali giapponesi,  costituita da due reattori (un Boiling Water Reactor e un Gas Cooled Reactor MAGNOX ). Il BWR della centrale ha avuto un guasto (ore 1:55 locali del 14 marzo) a una delle pompe del refrigerante (Kyodo news). La centrale possiede tuttavia una pompa di riserva che funziona correttamente, ma 2 dei 3 generatori diesel di emergenza della centrale risulterebbero fuori uso (Wikipedia).


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Aggiornamento 2011-03-13, h 23:00 circa

Le operazioni di rilascio controllato all'impianto di Fukushima Dai-ichi, reattore 3 non sono ancora iniziate ma sono previste. In più, è partito il programma di razionamento dell'energia a causa della defiance di "due impianti nucleari e 5 impianti termoelettrici" (NHK World TV). Il programma dovrebbe essere attuato su 5 aree per 3 ore, ma sembra che ci siano ritardi. Secondo Kyodo News si è passati dalle 6:30 alle 10 ora locale come orario target per il primo distacco di corrente a causa dei consumi insolitamente bassi.