Il Superuovo

Fukushima: una strage che ci fa riflettere sui lati positivi e negativi del nucleare

Fukushima: una strage che ci fa riflettere sui lati positivi e negativi del nucleare

11 marzo 2011. Un terremoto di potenza inaudita causa uno tsunami che colpisce la costa Giapponese, causando ingenti danni alla centrale di Fukushima Daichi.

Immagine del disastro di Fukushima

L’energia nucleare è una delle risorse più potenti a cui l’umanità possa accedere. Come ogni innovazione comporta però dei rischi, in questo caso molto grandi. Nel corso degli ultimi decenni abbiamo assistito a disastri come Cernobyl e Fukushima, che hanno radicalmente cambiato l’opinione pubblica nei confronti del nucleare. Ma perché è così rischioso?

Fukushima, cronache di un disastro

Il Giappone è uno stato a forte rischio sismico e vulcanico. Posizionato sulla cosiddetta “cintura di fuoco”, è stato teatro di terremoti e maremoti tra i più potenti che la storia ricordi. Da sempre nazione molto all’avanguardia, il Giappone ha investito molto per la ricerca sul nucleare e sulla costruzione di centrali. Prima del disastro di Fukushima, le strutture nipponiche erano considerate tra le più sicure al mondo, considerata anche la loro esperienza nel costruire edifici a decine di piani in zone fortemente sismiche. Quello a cui evidentemente non erano pronti era uno tsunami di tale entità. Dopo che la scossa di terremoto aveva danneggiato sia la centrale di Fukushima che, in modo più lieve, altri siti nucleari sulla costa, l’onda di 14 metri fece il resto. Nonostante la tempestiva evacuazione e la “fortuna” che la scossa sia avvenuta di giorno, lo tsunami fece migliaia di vittime in tutto il paese, e provocò ingenti danni a 3 dei 6 reattori della centrale. L’onda scavalcò la diga di contenimento, alta 10 metri, e si abbatté danneggiando gli impianti di refrigerazione. Al momento del disastro, alcuni dei reattori erano in attesa di rifornimento, ma nonostante questo le vasche necessitavano ancora di essere raffreddate completamente. Le barre di contenimento furono inserite subito all’interno dei reattori grazie al sistema di sicurezza. Nei 5 giorni successivi la situazione peggiorò. I danni provocati dallo tsunami lasciarono scoperte alcune parti dell’impianto, con conseguente rilascio di radiazioni. Con gli impianti di refrigerazione in parte fuori uso, il vapore presente vicino ai noccioli cominciò a surriscaldarsi causando diverse esplosioni. I reattori BWR come quello di Fukushima sono infatti progettati per lavorare a temperature basse, dell’ordine di qualche centinaio di gradi, e la presenza di idrogeno dovuta alla dissociazione dell’acqua, favorita alle alte temperature, aumentò la pressione oltre il limite dei gusci ermetici che avvolgevano i noccioli. L’evacuazione fu però molto efficiente, tanto che le autorità diffusero un bilancio di zero vittime per quanto concerne il solo disastro della centrale. Ancora oggi molte delle famiglie evacuate dalle zone vicine alla centrale vivono nel terrore delle ripercussioni delle radiazioni. Il disastro di Cernobyl ha infatti insegnato che i disastri nucleari portano con loro un drammatico innalzamento dell’incidenza dei tumori e alcune malattie rare. Nonostante dal 2018 la nazione organizzi dei tour per visitare la provincia di Fukushima, il disastro rimane una ferita aperta nella memoria e nel cuore di molti giapponesi. Più di 40 nazioni fornirono il loro aiuto e la loro solidarietà, a dimostrazione degli ottimi rapporti che lo stato intrattiene con molte delle potenze del pacifico e del mondo.

Il famoso “fungo” causato da un’esplosione atomica (fonte: pexels)

Rischi e vantaggi del nucleare

Dopo aver sentito di disastri quali quello di Fukushima, viene da chiedersi perché si continui ad investire sul nucleare. La risposta è semplice. La fissione nucleare è una produzione di energia molto redditizia, che supera di gran lunga qualunque altra cosa utilizzata dall’uomo fino ad oggi. Il lavoro di scienziati come Einstein, Fermi, Marie Curie, Heisenberg e altri ancora, fu fondamentale. Dopo la scoperta dei decadimenti e la sintesi di elementi artificiali, cominciarono gli studi sull’energia contenuta negli atomi. Esistono due tipi di reazione nucleare: fissione e fusione. Quella che noi siamo in grado di eseguire è la fissione. Questo processo consiste nel “rompere” gli atomi per poi incanalare l’energia rilasciata. Tutto rose e fiori, fino a che ci si è accorti che queste reazioni sono altamente pericolose. Sono reazioni che necessitano infatti di un controllo, altrimenti i risultati sono catastrofici. L’esempio più importante di reazione nucleare priva di controllo sono gli ordigni atomici. Prima infatti di venire usate a pieno per la costruzione di impianti nucleari sicuri, le scoperte di Fermi e altri furono usate nel progetto Manhattan a scopo balistico. Se vogliamo spiegarla in modo semplice, il paragone con il motore a scoppio salta subito all’occhio. Il motore a scoppio, presente in molte auto, sfrutta migliaia di esplosioni al minuto, che fanno muovere i pistoni per azionare il motore. Allo stesso modo la benzina, liquido infiammabile usato nei motori, può essere usato per la costruzione di ordigni artigianali e piccoli esplosivi. Allo stesso modo le reazioni nucleari possono essere controllate e incanalate per produrre energia, come nelle centrali, o per provocare esplosioni devastanti, come quelle di Hiroshima e Nagasaki. La potenza degli atomi fu poi usata anche nella bomba “Tsar”, bomba a idrogeno, sviluppata dall’URSS durante la guerra fredda. Al di là delle specifiche strutturali, un importante fattore per garantire la sicurezza nei reattori sono le barre di controllo. Queste barre, fatte di metallo o altro materiale come carburo di silicio, vengono inserite per controllare meglio il processo. La fissione nucleare è quindi un processo per certi versi rischioso, ma presenta anche molti vantaggi. Innanzitutto a differenza delle centrali a carbone o petrolio non ha alcun tipo di scarto che si riversa in atmosfera. Questo perché non avviene alcuna reazione di combustione quando si tratta di nucleare: il principio di fondo è totalmente diverso. Il motivo per cui però spesso le centrali sono costruite vicino a fonti di acqua, è che le reazioni nucleari producono molto calore. Uno degli altri rischi in cui si può incorrere è infatti la cosiddetta “fusione del nocciolo”. Questo fenomeno, causato da temperature troppo elevate, è l’anticamera del disastro. Quando accade infatti il nocciolo radioattivo rimane scoperto e si rischia la fuga di radiazioni e l’esplosione del reattore. Per questo motivo l’acqua è fondamentale come refrigerante. Certo non è l’unica soluzione, ma si è visto più volte che in caso di disastri, come quello di Fukushima, essere nei pressi di una grande fonte di acqua può diventare decisivo in caso di incidenti. Il nucleare ha quindi lati postivi così come lati negativi, e di nuovo non è corretto condannare l’energia nucleare in sé, ma la poca cura con cui spesso ci si è avvicinati a questa meraviglia della fisica.

Centrale atomica con vapor d’acqua che esce dalle ciminiere (fonte: pexels)

Fusione e fissione nucleare: dalle stelle a noi

Quella che noi operiamo è la fissione nucleare. La fusione nucleare è oggetto di ricerca da parte di fisici, ingegneri e scienziati di ogni genere. La fissione nucleare consiste nel bombardare degli atomi molto pesanti, solitamente Uranio, Plutonio o Nettunio, che rompendosi rilasciano neutroni che a loro volta colpiscono altri atomi per accendere una reazione a catena. Le barre di controllo sono di fatto degli strumenti che assorbono parte dei neutroni liberi, per impedire che colpiscano altri atomi e rallentare così le reazioni. Processo inverso accade invece nelle stelle. Il cuore di una stella, con temperature e pressioni elevatissime, a partire dagli atomi di idrogeno forma atomi di elio e poi di elementi più pesanti come litio, berillio e così via. Le stelle riescono a comprimere gli atomi di idrogeno così vicini gli uni agli altri, che questi si uniscono per formare dei nuclei di elio. Ovviamente questo è dovuto all’enorme pressione che preme su quegli atomi. Pensate di essere nel nucleo di una stella: avete miliardi di miliardi di miliardi di tonnellate di materiale sopra di voi che vi spingono contro gli oggetti circostanti. Inutile dire che nel giro di un istante diventereste un tutt’uno con i vostri vestiti, la vostra scrivania, o qualunque cosa vi circondi. Con gli atomi succede più o meno la stessa cosa. Bisogna però tenere conto che questa unione, per dei meccanismi che non affrontiamo nel dettaglio, rilascia un’energia strabiliante. Basti pensare che quell’energia è la stessa che fa risplendere il sole nel cielo di ogni giorno nonostante sia a 150 milioni di chilometri da noi. Insomma, mentre noi bombardiamo atomi molto grandi per ottenere energia dalla loro distruzione, le stelle mettono assieme atomi molto piccoli e ottengono energia dalla loro unione. Tutto ciò che noi troviamo nell’universo è composto da elementi che sono stati formati dalle stelle. Se prendete una tavola periodica e cominciate a scorrere dall’elemento 1, l’idrogeno, poi l’elio e via discorrendo, state facendo lo stesso percorso che il nucleo di una stella compie in milioni di anni. Come detto prima, la fusione nucleare è oggetto di ricerca di molti ambiti da decenni. Uno dei problemi fondamentali è quello di riuscire a confinare le temperature elevatissime in piccole regioni di spazio. L’ingegneria chimica ci ha dimostrato che l’umanità è diventata piuttosto brava a gestire pressioni molto elevate, ma non si può dire lo stesso per la temperatura. La ricerca sta facendo passi da gigante in questo: l’ingegneria chimica, energetica, nucleare e la fisica sono chiamate in causa. Il progetto internazionale ITER è uno dei più promettenti nell’ambito. I disastri causati dall’utilizzo sbagliato o sconsiderato della fissione non si possono rimediare, ma questo non deve fermare la ricerca sull’innovazione e sulla sicurezza di questi processi. Imbrigliare il potere degli astri non è qualcosa che può farsi da un giorno all’altro, ma se c’è qualcosa che il nucleare ci ha insegnato è che le stelle non sono solo ciò che di magico ci fa brillare gli occhi nel cielo notturno, ma anche una delle nostre massime aspirazioni scientifiche e ingegneristiche.

Il nostro sole è una stelle gialla, ma non tutte sono così. I colori delle stelle sono regolate dalla loro energia e temperatura superficiale, in relazione nella legge di Wien (fonte: pexels)

E tu che ne pensi? Faccelo sapere!

Questo sito usa Akismet per ridurre lo spam. Scopri come i tuoi dati vengono elaborati.

%d blogger hanno fatto clic su Mi Piace per questo: