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Il disastro nucleare di Fukushima - molto diverso da Chernobyl

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Margherita Hack sul nucleare - 20/03/2011

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Un reattore nucleare può esplodere come una bomba? La risposta è ovvia per chi la sa, ma se nessuno te la spiega c'è il rischio di cadere vittima di luoghi comuni e associazioni mentali spericolate, cosa che in questo caso è fin troppo facile: centrale nucleare e arma nucleare hanno entrambe la parola "nucleare" nel nome, e in assenza di conoscenze specifiche le parole contano.

Un esempio? A fine febbraio la CNN rese noto un sondaggio [1] in cui il 38% dei bevitori di birra intervistati dichiarava che per nessuna ragione avrebbe comprato birra "Corona" a causa dell'epidemia in corso di Coronavirus (che ancora negli USA doveva iniziare a mietere vittime).

Nel caso di bombe e centrali nucleari il collegamento è meno fantasioso, ma le centrali non sono bombe: entrambe usano Uranio, ma l'Uranio non è tutto uguale.
L'Uranio si trova in natura, nel suolo, nelle rocce, nel cibo, nell'acqua, e quindi anche nel nostro corpo. Una persona in media ingerisce 2 microgrammi di Uranio tutti i giorni [2].

L'Uranio naturale è al 99.28% Uranio 238, per lo 0.71% Uranio 235 e il pochissimo che resta è Uranio 234. L'Uranio 238 è fissionabile: se bombardato con neutroni veloci si divide in frammenti più leggeri, ma questo non basta, il solo membro della "famiglia" che quando si fissiona produce un flusso di neutroni capace di provocare ulteriori fissioni e sostenere autonomamente una reazione a catena è l'Uranio 235. Un materiale del genere si dice fissile.

Facendola molto breve, l'Uranio naturale contiene troppo poco U235 e solo portando questa percentuale al 3-5% l'Uranio diventa un "combustibile" adatto per una centrale nucleare [3], in quel caso abbiamo Uranio debolmente arricchito.

E qui c'è una delle differenze tra un reattore è una bomba, perché se un arricchimento al 3-5% è sufficiente per produrre energia in un reattore, per scatenare un'esplosione nucleare servono tipicamente arricchimenti dell'ordine dell'80% e oltre (Uranio altamente arricchito) [4]. Per questo ed altri motivi un reattore per la produzione di energia elettrica non può esplodere come una bomba atomica.

Questo non vuol dire che in una centrale nucleare non possano verificarsi esplosioni, ma si tratta di comuni esplosioni chimiche. Certo, se un'esplosione chimica avviene in un impianto che contiene materiale radioattivo questo materiale può essere diffuso all'esterno, ma qualunque cosa abbiate letto sugli incidenti di Chernobyl o Fukushima, in nessuno dei due ci sono state esplosioni nucleari.

Le uniche esplosioni nucleari causate dall'uomo sono state quelle delle bombe fatte detonare dal 1945 in poi. Non tutti sanno che, oltre a quelli di Hiroshima e Nagasaki, più di 500 ordigni nucleari sono stati fatti detonare in atmosfera in test in varie parti del mondo [5].

Oggi la somma delle esposizioni dovute a test nucleari, produzione di energia nucleare e relativi incidenti contribuisce alla dose individuale media annua della popolazione mondiale per lo 0.2% circa [6], ma volendo guardare dentro a questo 0.2% è stato stimato che il fallout da test nucleari sia responsabile dei 9/10 della radioattività da Cesio 137 del pianeta [7], mentre Chernobyl ha contribuito per circa 1/30, e secondo un documento dell'IAEA i test di ordigni atomici condotti nel mondo tra gli anni '50 e '60 hanno immesso in atmosfera da 100 a 1000 volte la quantità di materiale radioattivo disperso dai reattori di Chernobyl [8].

Il primo di questi test avvenne alle 5:29 del mattino del 16 Luglio del 1945 in un sito del deserto di Jornada del Muerto nel New Mexico, nome in codice "Trinity", dove venne fatta detonare la prima bomba atomica della storia, come prova generale di quello che sarebbe avvenuto in Giappone poche settimane dopo. L'intenso calore dell'esplosione fuse la sabbia del deserto che ricadde a terra allo stato liquido per poi solidificare sotto forma di una materia vetrosa di colore verde olivastro mai vista prima, a cui venne dato il nome di Trinitite. Oggi il sito è stato interamente ricoperto e Trinity è diventata una meta turistica. E' illegale per i visitatori prendere materiale da terra e portarselo a casa, ma i campioni raccolti tra la fine degli anni '40 e i primi anni '50 sono ancora disponibili sul mercato (insieme a molti falsi).

Non sorprenderà nessuno sapere che ho diversi campioni di Trinitite. Rischio la vita maneggiando oggetti del genere? Per la risposta rimando al video abbinato a questo articolo.

In realtà il problema della Trinitite è che l'emissione gamma residua è talmente debole che non è facile ricavarne uno spettro decente, e infatti prima di trovare il campione giusto ho dovuto testarne sette. Il risultato è riportato di seguito e ha tutte le firme che un campione di Trinitite deve avere.

Per ricavarlo è stata necessaria una misura di 28 giorni, con sottrazione dell'ambiente, all'interno di una camera scudata con circa 2 cm di piombo, 8 mm di peltro, un millimetro di rame e 5 mm di plastica.

La bomba di Trinity era un ordigno al Plutonio, e infatti si vedono chiaramente i picchi dell'Americio 241, prodotto dal Plutonio 239 attraverso doppia cattura neutronica e successivo decadimento beta. La sabbia del sito di Trinity era ricca di Europio, in particolare dei suoi isotopi stabili, l'Europio 151 e 153, che sono stati attivati dell'intenso flusso di neutroni seguito all'esplosione diventando Eu152 ed Eu154, entrambi radioattivi. Immancabile il Cesio 137, prodotto di fissione per eccellenza. Pare esserci (con qualche riserva, perché siamo nella zona di fluorescenza dello scudo) perfino un picco di Bario 133, originato dalla lente esplosiva della bomba che conteneva un materiale chiamato Baratol a base di Bario 132, isotopo stabile anche lui attivato dal flusso di neutroni.

Riuscire a misurare picchi del genere a distanza di quasi 75 anni è un indizio che questo campione doveva essere estremamente vicino al punto dell'esplosione.

Per fondere e vetrificare la sabbia sono necessarie temperature di migliaia di gradi, questo ci dà un'idea di cosa voglia dire trovarsi coinvolti in un'esplosione nucleare. E ricordiamoci che l'ordigno di Trinity, così come quelli sganciati in Giappone, erano "giocattoli" rispetto alle bombe termonucleari a fusione testate fino all'inizio degli Anni '60, capaci di liberare un'energia fino a 2500 volte maggiore.

E' un bene per tutti che di cose simili non si senta più parlare.

Se vogliamo trovare un collegamento tra bombe atomiche e reattori nucleari per uso civile possiamo parlare del progetto " Megatons to Megawatts ", grazie al quale 500 tonnellate di Uranio altamente arricchito, proveniente dall'arsenale bellico ex sovietico, vennero convertite in 15,000 tonnellate di combustibile per centrali nucleari, dando elettricità a un decimo delle case americane nell'arco di 20 anni e liberando il mondo da qualcosa come 20,000 testate nucleari che sarebbero servite a tutt'altro [9,10].

Le cose sono buone o cattive a seconda dell'uso che ne facciamo, vale anche per l'Uranio.
Note e riferimenti:

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di Massimo Burbi Un reattore nucleare può esplodere come una bomba? La risposta è ovvia per chi la sa, ma se nessuno te la spiega c'è il rischio di cadere vittima di luoghi comuni e associazioni mentali spericolate, cosa che in questo caso è fin troppo facile: centrale nucleare e arma nucleare hanno entrambe la...

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