Tesina sul Disastro di Chernobyl

Le inopinate catastrofi non sono mai la conseguenza o l’effetto che dir si voglia d’un unico motivo, d’una causa al

singolare: ma sono come un vortice, un punto di depressione ciclonica nella coscienza del mondo, verso cui hanno

cospirato tutta una molteplicità di causali convergenti.

Carlo Emilio Gadda, Quer pasticciaccio brutto de via Merulana, 1957.

INTRODUZIONE

All’1.23 nella notte del 26 Aprile del 1986, a Chernobyl in Ucraina avviene il più grande disastro nucleare della storia

con un bilancio delle vittime che, in base ai rapporti ufficiali superano i 50.000, ma in base ad analisi successive viene

presentata una stima di circa 6.000.000 di decessi su scala mondiale nel corso di 70 anni.

Le cause di tale disastro furono dovute ad una catena di errori e mancanze, riguardanti sia le caratteristiche

intrinseche fondamentali del tipo di macchina, sia errori di progetto in alcuni particolari meccanici, sia del sistema di

gestione economico e amministrativo (per cui la centrale elettrica risultava priva di personale qualificato), infine per la

scelta del personale direttivo di effettuare un rischioso "esperimento" che fu compiuto nelle ore dell'incidente con

errori di coordinamento e manovre particolarmente incaute e sfortunate.

Un dato importante è che gli operatori della centrale non erano a conoscenza dei problemi tecnici del reattore.

Secondo uno di loro i progettisti sapevano che il reattore era pericoloso in certe condizioni, ma avevano nascosto

intenzionalmente tale informazione ai tecnici.

ll 25 aprile 1986 era programmato un test per valutare la capacità del gruppo turbine/alternatore di generare, per

inerzia, elettricità sufficiente per alimentare i sistemi di sicurezza e di raffreddamento anche in assenza di produzione

di vapore dal reattore.

L'obiettivo del test era sfruttare l'energia cinetica residua nelle turbine ancora in rotazione, ma isolate dal reattore,

per generare energia elettrica che alimentasse le pompe dell'acqua per il tempo necessario all'avvio dei generatori

diesel. La potenza del reattore numero 4 doveva essere ridotta, dai nominali 3200 MW termici a circa 1000 MW

termici, per condurre il test in sicurezza. Si cominciò a ridurre gradualmente la potenza fino al 50% della nominale, ma

il test fu interrotto da un imprevisto: una centrale elettrica regionale ebbe un guasto e fu richiesto di non ridurre

ulteriormente la fornitura di energia elettrica fino a quando la centrale guasta non fosse stata ripristinata, cosa che

avvenne dopo circa 9 ore.

Fu dunque fissato un nuovo orario per il test, l'una di notte, ma mentre gli operai del turno di giorno erano stati ben

istruiti e preparati alle procedure del test, nessuno fra gli operatori del turno di notte aveva una chiara idea di ciò in

cui consisteva la prova né era addestrato a condurla.

Per motivi non chiariti, il responsabile di turno dell'operatività del reattore commise un errore e introdusse le barre di

controllo troppo in profondità, causando conseguentemente un crollo della potenza oltre il previsto: si decise di

continuare l'esperimento. Alle 01:05 del 26 aprile, come previsto dalla pianificazione del test, furono attivate delle

pompe di alimentazione extra, ma la quantità di acqua immessa superò i limiti di sicurezza, con l'effetto di ridurre

ancor di più la potenza del reattore. Con una manovra contraria alle procedure corrette, per accelerare la risalita della

potenza e quindi affrettare la conclusione dell'esperimento, furono estratte tutte le barre di controllo eccetto 7,

andando ben oltre i limiti delle norme di sicurezza che prevedono di lasciare almeno 30 barre di controllo inserite. La

potenza fu così fatta risalire gradualmente fino 200 MW termici (comunque meno di un terzo del minimo richiesto).

L'azione di rimozione delle barre di controllo aveva portato il reattore in una situazione molto instabile e pericolosa,

all'insaputa degli operatori. Nessuno degli operatori in sala controllo era conscio del pericolo. Come se non bastasse,

l'aumento di acqua oltre i limiti di sicurezza aveva portato ad una diminuzione critica della produzione di vapore e ad

altri cambiamenti di parametri che normalmente avrebbero causato lo spegnimento automatico del reattore; tuttavia,

anche lo spegnimento automatico era stato disabilitato manualmente.

Alle 01.23 si iniziò l'esperimento vero e proprio. Venne staccata l'alimentazione alle pompe dell'acqua, che

continuarono a girare per inerzia. La turbina fu scollegata dal reattore; con la diminuzione del flusso dell'acqua e il

conseguente surriscaldamento, i tubi si riempirono di sacche di vapore. Aumentando la temperatura dell'acqua

aumentano le sacche di vapore che accelerano la reazione creando ancora più calore generando un circolo vizioso.

Alle 01:23:40 gli operatori azionarono l'arresto di emergenza del reattore (SCRAM) che inserisce tutte le barre di

controllo incluse quelle manuali incautamente estratte in precedenza.

A causa della lenta velocità del meccanismo d'inserimento delle barre di controllo (che richiede 18-20 secondi per il

completamento) e dell'estremità in grafite delle barre, lo SCRAM causò un rapido aumento della reazione. Infatti nei

primi secondi le estremità in grafite delle barre rimpiazzarono nel reattore un uguale volume di acqua di

raffreddamento. La conseguenza fu che all'inizio dell'inserimento delle barre la reazione venne accelerata

improvvisamente producendo un aumento enorme di potenza nel reattore. L'improvviso aumento di temperatura

deformò i canali delle barre di controllo che stavano scendendo, al punto che le barre si bloccarono a circa un terzo

del loro cammino, e quindi non furono più in grado di arrestare una reazione in cui l'aumento di potenza diveniva

incontrollato.

Così la potenza del reattore raggiunse dieci volte la potenza normale. Le barre di combustibile iniziarono a fratturarsi

bloccando le barre di controllo con la grafite all'interno, quindi il combustibile cominciò a fondere; inoltre, alle alte

temperature raggiunte, l'acqua all'interno del reattore reagì chimicamente con le tubazioni producendo grandi volumi

di idrogeno gassoso.

La pressione del vapore aumentò fino a causare la rottura delle tubazioni e causò l'allagamento del basamento.

Quando il combustibile fuso raggiunse l'acqua di raffreddamento, avvenne la prima esplosione di vapore; dall'interno

del nocciolo il vapore risalì lungo i canali e generò un'enorme esplosione che fece saltare la piastra superiore del

nocciolo in acciaio e cemento, pesante circa 1000 tonnellate, lasciando il reattore scoperto. La seconda esplosione fu

causata dalla reazione tra grafite incandescente e l'idrogeno gassoso. Dalle esplosioni si sollevò un'alta colonna di

vapore ionizzato. Al contatto con l'ossigeno dell'aria, per le altissime temperature dei materiali del nocciolo, nel

reattore divampò un violento incendio di grafite. Si creò una colonna di fumo che trasportò in aria tonnellate di

particolati radioattivi tra qui vi erano prodotti di fissione, altamente nocivi.

La commissione d'inchiesta giunse a Pripyat (la città costruita a 3km da Chernobyl per ospitare i lavoratori ed i

costruttori della centrale) la sera del 26 aprile. Viste le condizioni di numerose persone già sotto terapia decisero la

notte del 27 aprile l'evacuazione della città. Fu detto ai cittadini di portare con sé pochi effetti personali, che

sarebbero stati trasferiti in misura precauzionale e che in breve tempo avrebbero potuto far ritorno alle loro

abitazioni.

Le autorità sovietiche iniziarono ad evacuare la popolazione dell'area circostante Chernobyl' 36 ore dopo l'incidente.

Giunsero da Kiev decine di autobus, nessuno era realmente conscio di ciò che stava accadendo. Circa un mese dopo,

tutti i residenti nel raggio di 30 km dall'impianto erano stati trasferiti.

Una volta spento l'incendio e tamponata la situazione di emergenza, negli anni successivi si procedette alle operazioni

di recupero e di decontaminazione dell'edificio e del sito del reattore e delle strade intorno, così come alla costruzione

del sarcofago. Incaricati di queste operazioni furono i cosiddetti liquidatori: 600.000 persone, fra militari e civili. I primi

liquidatori furono coloro che vennero incaricati di prelevare i blocchi di grafite dal tetto per gettarli a braccia dentro

allo squarcio dove si trovava il reattore. Vennero informati a questo punto dei rischi e moltissimi non indugiarono un

momento pur essendo consapevoli della pericolosità dell'operazione. Erano sottoposti a turni di due minuti l'uno.

Erano protetti da indumenti che potevano garantire soltanto un minimo di protezione dalle radiazioni. Fu promesso

loro che al termine di un monte di ore di servizio sul sito del disastro avrebbero avuto il diritto alla pensione anticipata

di tipo militare.

FISICA

Per capire meglio come sia avvenuta la prima esplosione all’interno del reattore, può essere utile fare un parallelo con

i sistemi termodinamici ed in particolare facendo riferimento ad una trasformazione isocòra, cioè a volume costante.

La termodinamica studia le leggi con i cui i sistemi scambiano energia con l’ambiente; lo stato del sistema è descritto

da tre grandezze: il volume V del contenitore, la temperatura T del gas e la pressione p che il gas esercita contro le

pareti. U

Secondo il primo principio della termodinamica la variazione dell’energia interna è uguale alla differenza tra il

calore assorbito Q ed il lavoro compiuto W.

Nel caso di una trasformazione isocòra non viene compiuto alcun tipo di lavoro in quanto il calore somministrato al

sistema produce un aumento di pressione senza modificare il volume del recipiente. In fisica si studiano sistemi ideali,

quindi non è prevista una deformazione o una rottura del recipiente dovuta all’eccessiva pressione. Invece è proprio

quello che è accaduto a Chernobyl: il calore prodotto dal nocciolo ormai fuori controllo ha fatto aumentare in modo

esponenziale l’energia cinetica del vapore acqueo tanto da provocare la rottura del proprio contenitore e generando

un’enorme esplosione.

Le onde sismiche generate dall’esplosione furono registrate fino a --------- con una potenza di ------- della scala Richter.



SCIENZE

Un terremoto è una vibrazione più o meno forte della Terra prodotta da una rapida liberazione di energia meccanica,

ed il punto da cui ha origine viene definito epicentro. Le onde sismiche che si trasmettono in superficie, e quindi sono

quelle che ci interessano in questo caso, sono le onde di Rayleigh (R) e le onde di Love (L): al propagarsi di un’onda R le

particelle compiono orbite ellittiche in un piano verticale lungo la direzione di propagazione, come avviene per le onde

in acqua; al passaggio di un’onda L le particelle oscillano trasversalmente alla direzione di propagazione, ma soltanto

nel piano orizzontale.

Gli strumenti che permettono di misurare questo tipo di onde si chiamano sismografi e grazie ad essi è possibile

raccogliere ed archiviare una grande quantità di informazioni. Analizzando un sismogramma è facile risalire al tipo di

sorgente sismica che lo ha generato e conoscere tutte le caratteristiche necessarie ad individuarla con precisione.

Questo permette di distinguere facilmente quindi un terremoto generato da un movimento tettonico, da una frana,

da un vulcano o un'esplosione. Una grande spinta allo studio dei sismogrammi si è avuta negli anni della guerra

fredda, nell'ambito della ricerca militare. Infatti in questo periodo era necessario da parte di entrambi gli schieramenti

contrapposti (USA e URSS) conoscere con precisione la potenza dell'arsenale bellico nucleare del nemico. D'altra

parte, in una politica di equilibrio era altresì necessario, da parte di entrambi i blocchi, far sapere al nemico di avere a

disposizione armi sempre più potenti. Per molti anni quindi sono stati eseguiti test nucleari (sia sotterranei che in

atmosfera) il cui intento era anche (oltre allo studio dell'arma atomica) politico, infatti ogni esplosione risultava un