La scelta I segreti dei reattori che lasciano tranquillo il mondo

Il Presidente Obama ha annunciato recentemente la costruzione di due nuove grandi centrali nucleari in Georgia e la decisione di triplicare gli investimenti nel settore, aggiungendo una rilevante dichiarazione: - «Su un tema che condiziona la nostra economia, la nostra sicurezza ed il futuro del pianeta non possiamo restare bloccati nell'annoso dibattito tra destra e sinistra». Queste decisioni, in linea con quelle dei più grandi Paesi industrializzati, orienteranno certamente i programmi energetici di molti altri Governi verso la principale fonte energetica del XXI secolo.
Dopo un'assenza di 23 anni dalla produzione di energia nucleare, ma non dalla sua utilizzazione, anche l'Italia ha approvato un programma prudente ma incisivo di centrali elettronucleari, per riorganizzare la sua politica energetica. Ma una parte ancora notevole della società esprime molti pregiudizi sulla loro sicurezza, evocando tuttora la tragedia di Chernobyl senza conoscerne le cause. È opportuno, quindi, estendere ad un numero sempre maggiore di cittadini una conoscenza sufficiente di alcune nozioni fondamentali, affinché possano capire l'unicità di quel tragico evento ed acquisire la consapevolezza almeno della «sicurezza intrinseca» dei reattori nucleari in funzione o in costruzione nel mondo.
Ricordiamo che, in un reattore nucleare con «combustibile» ad uranio naturale arricchito (per es. U238 al 96,5 % e U235 al 3,5 %), la «reazione a catena» è dovuta alla scissione di nuclei di atomi di U235 da parte di neutroni liberi (espulsi da altri nuclei) che riescono a penetrare in essi e romperli in 2 frammenti, espellendo altri 2 o 3 neutroni che, a loro volta, alimenteranno la reazione, con grande sviluppo di energia termica, utilizzata per produrre vapore e, quindi, elettricità. Ma i neutroni sono efficaci solo se la loro velocità iniziale viene ridotta a valori molto più bassi. È necessario, per questo, che il combustibile sia circondato da un «moderatore» (acqua o grafite), attraversando il quale i neutroni riducano la propria velocità da 20.000 km/s a 2 km/s circa, rimbalzando da un nucleo all'altro dei suoi atomi senza esserne assorbiti. In breve, il moderatore è il produttore di «neutroni lenti». Ma neppure tutti i neutroni lenti producono fissioni; in parte essi vengono assorbiti da nuclei di atomi di Uranio 238 non fissili che, per cattura di 1 neutrone, si trasformano in Plutonio 239 fissile («catture fertili»). Altri lo sono dai nuclei dell'acqua stessa («catture sterili»), nei reattori che la utilizzano, o dagli stessi nuclei dell'uranio 235 non fissionati o dal materiale «assorbente» delle barre di controllo del reattore, ecc.. I reattori più diffusi nel mondo, e che lo saranno per molti decenni a venire, sono quelli ad Acqua Pressurizzata (Pwr) e ad Acqua Bollente (Bwr), che utilizzano come «combustibile» l'uranio naturale arricchito e l'acqua comune che funziona da «moderatore» e da «refrigerante» del combustibile. Riferendoci ad un reattore Pwr, l'acqua che lo alimenta, tenuta sempre allo stato liquido ad una pressione di 150 bars, può raggiungere un valore di 330°C per essere poi veicolata ad uno scambiatore, dove trasferisce il suo calore all'acqua di un circuito secondario indipendente, che la trasforma in vapore utile per produrre elettricità. L'incidente temibile sarebbe il surriscaldamento incontrollabile del combustibile, fino alla sua fusione, per arresto accidentale di alimentazione dell'acqua. Ma, in questo reattore, l'acqua funziona anche da moderatore. Se venisse a mancare, non ci sarebbe più produzione di neutroni lenti e la reazione si fermerebbe.
È questa la «sicurezza intrinseca» dei reattori, definiti «a coefficiente di vuoto negativo».
Ovviamente, a questa sicurezza concettuale si associano altri sistemi funzionali di controllo attivo e continuo della reattività e di sicurezza passiva, ridondanti e di elevatissima efficienza.
A partire da queste poche nozioni sarà più semplice, in un articolo specifico successivo, riassumere le caratteristiche concettuali del reattore RBMK-tipo Chernobyl, che non includevano tale sicurezza intrinseca, e le cause singolari che provocarono il disastro che porta lo stesso nome.