CHERNOBYL
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 Miles 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.
Figura 1
Figura 2
Figura 3
Figura 4
Figura 5
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 si 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 venerdi 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
turbogenratore 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
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.
b) e c) rappresentano modifiche nel
disegno nei reattori RBMK dopo l'incidente di Chernobyl.
di lunghezza, pieni di grafite incorporata. 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.
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).
Appena spenti gli incendi, l'Unità 4 si presentava come nelle Figure da 9 a
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 mila tonnellate di Uranio
oltre a Plutonio ed a molti altri elementi pesanti). 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:
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