Disastro di
Chernobyl
(fonte: Wikipedia, l'enciclopedia
libera).
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La
centrale di Chernobyl è situata vicino all'insediamento
di Pripyat, in Ucraina, 18 km a nord-ovest della città
di Chernobyl e 110 km a nord della capitale Kiev,
e dista 16 km dal confine con la Bielorussia. L'impianto
era composto da quattro reattori, ognuno in grado
di produrre 1 gigawatt di energia elettrica (3.2 gigawatt
di energia termica); i quattro reattori, insieme,
producevano circa il 10% dell'elettricità ucraina. |
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La costruzione dell'impianto iniziò negli anni
'70, il reattore numero 1 fu commissionato nel 1977,
e fu seguito dai reattori 2 (1978), 3 (1981), e 4
(1983). Altri due reattori (i 5 e 6, da 1 GW ciascuno)
erano in fase di costruzione quando si verificò
l'incidente.
I reattori erano di tipo RBMK-1000,
un reattore a canali, moderato a grafite e refrigerato
ad acqua. Una caratteristica di questo reattore è
quella di operare a coefficiente di vuoto positivo,
cioè, con l'aumentare della temperatura, la
reazione nucleare, anziché moderarsi, aumenta.
Tale caratteristica è vietata nei reattori
occidentali per motivi di sicurezza. Infatti se manca
il liquido refrigerante, il reattore deve essere in
grado di spegnersi autonomamente, senza interventi
umani o di mezzi meccanici.
Il fine del reattore era la
produzione di elettricità per uso civile e
di plutonio ad uso militare. Per aumentare l'efficienza
del sistema erano state adottate alcune soluzioni
tecniche che ne diminuivano la sicurezza. Innanzitutto
la scelta della grafite come moderatore: questa sostanza
viene utilizzata per moderare i neutroni e soprattutto
per facilitare la produzione di plutonio-239. |
L'incidente
L'abitato di Pripyat e sullo
sfondo la centraleIl 26 aprile 1986 alle ore 01:23:58 locali,
nel corso di una prova, definita di sicurezza, in cui si
voleva verificare se la turbina potesse continuare a produrre
energia per inerzia anche quando il circuito di raffreddamento
fosse stato incapace di produrre vapore, vennero disabilitati
alcuni circuiti di emergenza, l'impianto di raffreddamento
secondario e poi quello principale.
Le cause
Riguardo le
cause dell'incidente esistono due ipotesi contrastanti.
La prima, pubblicata nell'agosto 1986 attribuiva tutta la
responsabilità agli operatori dell'impianto. La seconda,
pubblicata nel 1991, attribuiva l'incidente anche a debolezze
nel progetto del reattore RBMK, in particolare alle barre
di controllo. Inoltre gli operatori della centrale non erano
a conoscenza dei problemi del reattore. Secondo uno di loro,
Anatoliy Dyatlov, i progettisti sapevano che il reattore
era pericoloso in certe condizioni, ma nascosero intenzionalmente
tale informazione. In aggiunta il personale dell'impianto
era composto per la maggior parte da operatori non qualificati
per il reattore RBMK: il direttore, V.P. Bryukhanov, aveva
esperienza di impianti a carbone; anche il capo ingegnere,
Nikolai Fomin, proveniva da impianti convenzionali; anche
Anatoliy Dyatlov, capo ingegnere dei reattori 3 e 4 aveva
solo una limitata esperienza con reattori nucleari, per
lo più su piccoli esemplari di reattori VVER progettati
per i sottomarini nucleari sovietici.
Pripyat: una città
fantasma
Gli eventi
Il 25 aprile 1986 era programmato
lo spegnimento del reattore numero 4 per normali operazioni
di manutenzione. Si approfittò della recente fermata
per manutenzione del reattore per eseguire il test sulla
capacità delle turbine di generare elettricità
sufficiente per alimentare i sistemi di sicurezza (in particolare
le pompe dell'acqua refrigerante) nel caso in cui non fossero
alimentati dall'esterno. I reattori come quello di Chernobyl
avevano due generatori diesel di emergenza, ma non erano
attivabili istantaneamente. Quindi si voleva sfruttare il
momento d'inerzia residuo nelle turbine ancora in rotazione,
ma disconnesse dal reattore, per alimentare le pompe durante
l'avvio dei generatori diesel. Il test era già stato
condotto su un altro reattore (ma con tutti i sistemi di
sicurezza attivi) ed aveva dato esito negativo (cioè
l'energia elettrica prodotta dall'inerzia delle turbine
era insufficiente ad alimentare le pompe), ma erano state
apportate delle migliorie alle turbine, che richiedevano
un nuovo test di verifica. La potenza del reattore numero
4 doveva essere ridotta dai normali 3200 MW termici a 1000
MW termici per condurre il test in sicurezza. Tuttavia l'inizio
del test fu ritardato di 9 ore, e dopo gli operatori ridussero
la potenza troppo rapidamente, raggiungendo una potenza
di soli 30 MW termici. Come conseguenza, la concentrazione
di xeno-135 aumentò notevolmente (normalmente è
consumata dal reattore stesso a potenze più elevate).
Sebbene il calo di potenza fosse vicino al massimo ammesso
dalle norme di sicurezza si decise di non eseguire lo spegnimento
completo, ma di continuare l'esperimento. Inoltre si decise
di accelerare l'esperimento facendo risalire la potenza
a soli 200 MW termici. Per contrastare l'eccesso di xeno-135
che assorbiva neutroni furono estratte quasi tutte le barre
di controllo, ben oltre i limiti delle norme di sicurezza
che prevedono almeno 30 barre inserite. Questa azione ebbe
conseguenze drammatiche. Seguendo l'esperimento alle 01:05
del 26 aprile le pompe dell'acqua furono alimentate direttamente
dalle turbine dei generatori, ma la quantità di acqua
immessa superò i limiti di sicurezza. Il flusso di
acqua aumentò, e poiché l'acqua assorbe neutroni,
alle 01:19 fu necessaria la rimozione delle barre di controllo
manuali, portando così il reattore in una situazione
molto instabile e pericolosa. La situazione instabile non
era riportata in alcun modo sui pannelli di controllo, e
nessuno degli operatori in sala controllo era conscio del
pericolo.
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Alle 01:23:04 iniziò
l'esperimento. Venne staccata l'alimentazione alle
pompe dell'acqua, che continuarono a girare per inerzia.
La turbina venne scollegata dal reattore; con il surriscaldamento
dell'acqua, i tubi si riempirono di sacche di vapore.
Il reattore RBMK ha un coefficiente di vuoto molto
positivo e quindi la reazione crebbe rapidamente al
ridursi della capacità di assorbimento di neutroni
da parte dell'acqua di raffreddamento, diventando
sempre meno stabile e sempre più pericoloso.
Alle 01:23:40 gli operatori
azionarono il tasto AZ-5 (Rapid Emergency Defense
5) che esegue il cosiddetto “SCRAM”, cioè
l'arresto di emergenza del reattore che inserisce
tutte le barre di controllo incluse quelle manuali
incautamente estratte in precedenza. Non è
chiaro se l'azione fu eseguita come misura di emergenza,
o semplicemente come normale procedura di spegnimento
a conclusione dell'esperimento, dato che il reattore
doveva essere spento comunque per la manutenzione
programmata. Di solito l'operazione di “SCRAM”
viene ordinata a seguito di un rapido ed inatteso
aumento di potenza. |
D'altro canto, Anatoly
Dyatlov, capo ingegnere dell'impianto di Chernobyl al tempo
dell'incidente scrisse:
"Prima delle
01:23:40 il sistema di controllo centralizzato ... non registrò
alcun cambio dei parametri da poter giustificare lo “SCRAM”.
La commissione ... raccogliendo ed analizzando una grande
quantità di dati, come indicato nel rapporto, non
ha determinato il motivo per cui fu ordinato lo “SCRAM”.
Non c'era necessità di cercare il motivo. Il reattore
veniva semplicemente spento al termine dell'esperimento"
A causa della lenta velocità
del meccanismo di inserimento delle barre di controllo (che
richiede 18-20 secondi per il completamento) e dell'estremità
(estensori) in grafite che rimpiazza l'acqua di raffreddamento,
lo SCRAM causò un rapido aumento della reazione.
L'aumento di temperatura deformò i canali delle barre
di controllo, al punto che le barre si bloccarono a circa
un terzo del loro cammino, e quindi non furono più
in grado di arrestare la reazione.
Alle 01:23:47 la potenza del reattore
raggiunse i 30 GW termici, dieci volte la potenza normale.
A questo punto le barre di combustibile iniziarono a fondere
ed inoltre, a tale temperatura, l'acqua può reagire
con lo zirconio di cui sono in genere fatte le tubazioni
degli impianti nucleari, producendo idrogeno gassoso. Pertanto
la pressione aumentò fino a causare la rottura delle
tubazioni e quindi il contatto fra vapore, grafite incandescente,
idrogeno ed aria che fece esplodere la copertura del reattore,
distruggendo gli impianti di raffreddamento e facendo crollare
il fabbricato sovrastante.
Per ridurre i costi l'impianto era
stato costruito con un contenimento parziale, che escludeva
la sommità del reattore e questo ha consentito la
dispersione dei contaminanti radioattivi nell'atmosfera.
C'è però da riflettere sul fatto che l'esplosione
dell'idrogeno sarebbe in ogni caso stata difficile da contenere,
in quanto in genere anche i più massicci contenimenti
secondari in calcestruzzo non resistono oltre le 2-3 atmosfere
di pressione. L'incendio della grafite ormai esposta all'aria
contribuì ulteriormente alla diffusione di materiale
radioattivo nell'ambiente anche se il movimento d'aria impedì
al nocciolo di fondere.
Ci sono alcune controversie sulla
sequenza degli eventi dopo le ore 01:22:30 a causa di alcune
incongruenze tra i testimoni oculari e le registrazioni.
La versione comunemente accettata è quella descritta
sopra. Secondo questa ricostruzione la prima esplosione
avvenne intorno alle 01:23:47, sette secondi dopo il comando
di SCRAM. Talvolta è stato detto che l'esplosione
avvenne prima o immediatamente dopo lo SCRAM (questa era
la versione di lavoro della commissione sovietica di studio
sull'incidente). Questa distinzione è importante,
poiché, se il reattore esplose diversi secondi dopo
lo SCRAM, il disastro è da attribuirsi al progetto
delle barre di controllo, mentre se l'esplosione è
al tempo dello SCRAM la responsabilità principale
sarebbe degli operatori. A complicare la ricostruzione alle
ore 01:23:39 fu registrato, nell'area di Chernobyl, un debole
evento sismico di magnitudo 2,5. Inoltre il tasto di SCRAM
fu premuto più di una volta, ma la persona che lo
ha fatto materialmente è deceduta due settimane dopo
l'incidente per esposizione acuta da radiazione.
Nel gennaio 1993 la AIEA ha rivisto
l'analisi dell'incidente attribuendo la causa principale
al progetto del reattore e non agli operatori. Nel 1986
la stessa AIEA aveva indicato negli operatori la causa principale
dell'incidente.
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