Gli impianti nucleari giapponesi colpiti dal terremoto   

 

Fukushima non è come Chernobyl                                                      aggiornamento del 12.04.2011
 

Fukushima non è come Chernobyl

• Il  12.04.2011 il  governo giapponese ha aumentato il livello di gravità dei danni provocati dal terremoto e dallo tzunami ai reattori di Fukushima Daiichi da 5 a 7 sulla scala dell' International Nuclear and Radiological Event Scale - INES, lo stesso rating dell'incidente di Chernobyl.
• Tuttavia, gli incidenti dei reattori di Chernobyl e Fukushima sono completamente differenti. In particolare, i reattori sono completamente diversi e ad oggi, le conseguenze sulla salute pubblica a Fukushima sono molto meno gravi.
• Anche se ci sono stati danni alle barre di combustibile di uranio a Fukushima Daiichi, non ci sono stati rilasci di radiazioni in atmosfera ai livelli visti durante l'incidente di Chernobyl del 1986. Si stima che  la radioattività rilasciata dai reattori giapponesi sia il 10% di quella rilasciata a Chernobyl
• L'emissione non controllata di prodotti di fissione del reattore di Chernobyl  furono aggravate delle autorità  che non presero tempestivamente le misure adeguate per proteggere la popolazione circostante.  Per contro, le autorità giapponesi hanno potuto celermente evacuare le persone dalle zone vicino al sito nucleare, distribuire pasticche di ioduro di potassio ai bambini e limitare il trasporto e la vendita di prodotti alimentari dell'area di Fukushima.
• L'incidente di Chernobyl ha contaminato la zona in un raggio di 30 km intorno alla centrale rendendola un'area " a lungo termine soggetta a restrizioni". Ciò non è avvenuto in Giappone.      
Inside Fukushima Slide Show; le foto della Reuters delle centrali nucleari di Fukushima

Confronto Chernobyl e Fukushima
Gli incidenti nei reattori di Chernobyl e Fukushima sono molto diversi. In particolare i reattori sono completamente diversi, e ad oggi, le conseguenze sulla la sanità pubblica dell'incidente di Fukushima sono molto meno gravi.
Le autorità giapponesi stimano che le radiazioni rilasciate a Fukushima siano solo il 10 per cento della quantità rilasciata dalla centrale di Chernobyl .
Secondo la International Atomic Energy Agency, che sponsorizza il rating, il livello 7 è il più alto sulla scala di valutazione ed è considerato un "incidente rilevante" con "un forte rilascio di materiale radioattivo con effetti sulla salute e sull'ambiente che richiedono la attuazione in modo esteso delle contromisure previste  ". Il governo giapponese portando a 7 il livello di gravità ha aggiunto che ciò deve essere considerato "provvisorio e soggetto a modifiche".
Chernobyl era un reattore vecchio di progettazione sovietica, poco stabile e praticamente senza struttura di contenimento come invece oggi hanno  tutti i reattori di potenza nel mondo. Una fuga di vapore seguita da esplosioni di idrogeno  fece incendiare  il  moderatore del reattore  n 4 di Chernobyl che, ricordiamo, era di grafite .
In assenza di una struttura di contenimento, le esplosioni e l'incendio espulsero  gran parte del materiale radioattivo del nocciolo del reattore ad alta quota, in tutta l'Europa orientale e occidentale, per almeno 10 giorni
Il terremoto e lo tsunami che ha colpito i reattori del sito di  Fukushima ha provocato il loro spegnimento e la perdita di energia elettrica ha bloccato il raffreddamento del combustibile nei nuclei dei reattore e nelle piscine di raffreddamento del combustibile utilizzato. Ci sono state esplosioni in tre dei reattori a causa dell'accumulo di idrogeno ma il combustibile dei reattori è rimasto confinato all'interno delle strutture di contenimento primario. Anche se alcuni danni alle barre del  combustibile di uranio sono sicuramente avvenute non ci sono  stati rilasci di radiazioni in atmosfera ai livelli visti durante l'incidente di Chernobyl. Si stima che  la radioattività rilasciata dai reattori giapponesi sia il 10% di quella rilasciata a Chernobyl .

La risposta all'emergenza

Il rilascio incontrollato di prodotti di fissione del reattore di Chernobyl è stata aggravata dal ritardo delle autorità nell'adottare  misure immediate per proteggere le popolazioni circostanti. L'effetto più visibile sulla salute
fu  quello sulla tiroide nei bambini (15 casi mortali di cancro infantile alla tiroide). Questi danni si sarebbero potuti ridurre notevolmente con l'uso precoce e diffuso delle procedure di radioprotezione quali la distribuzione di ioduro di potassio ai bambini e il controllo delle risorse alimentari.
Per contro, le autorità giapponesi hanno preso urgenti provvedimenti per evacuare le persone da una zona di 12,5 miglia intorno all'impianto di Fukushima e hanno distribuito ioduro di potassio per i residenti. hanno limitato il trasporto e la vendita di latte (la principale fonte di apporto di iodio radioattivo), ortaggi a foglia e altri prodotti alimentari della regione. Il governo giapponese in modo regolare a fornito e sta fornendo le informazioni e le istruzioni adeguate per la tutela della salute.
Secondo il rapporto del 2008 del United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation a Chernobyl oltre  ai decessi dovuti al cancro infantile alla tiroide  non ci sono stati rilevati altri effetti sulla salute nella popolazione. Sulla base di tutte le informazioni fino ad oggi pervenute, non sono previsti  effetti ulteriori sulla salute del popolo giapponese come risultato dei fatti di Fukushima.

Effetti sulla salute a lungo termine

L'unicità dell'incidente di Chernobyl ha portato una dispersione nell'aria di sostanze radioattive come il Cesio 137 che ha una emivita di 30 anni. L'incidente ha però coinvolto una zona limitata, si tratta di un raggio di 30 Km intorno al sito nucleare.
Le misurazioni della radioattività nell'aria e nell'acqua nei pressi della centrale di Fukushima in cere aree e in certi periodi di tempo, anche molto brevi (alcune ore), hanno dato valori molto alti, ciò indica che la dispersione dei materiali radioattivi non è stata ampia. Ci potranno essere aree ristrette che richiederanno il monitoraggio e la bonifica, ma è improbabile che  zone  significative del territorio del Giappone subiscano restrizioni di lungo periodo.

((dati ripresi dal Nuclear Energy Institute)
 

Figura 1 - Il disegno mostra il vessel (contenitore in acciaio a tenuta stagna) e la struttura intorno di cemento armato a forma di pera di un tipico reattore BWT (Boiling Water Reactor) come quello del Fukushima Daiichi 1 439 MWe del 1971). In basso si può vedere il contenitore toroidale che costituisce la camera di condensazione per il vapore. La struttura più esterna di forma rettangolare in cemento armato è il contenitore secondario. Dentro questa struttura in alto a destra c'è la piscina di raffreddamento per il combustibile esaurito

La dinamica dell'incidente
Tre reattori su sei di Fukushima Daiichi erano in funzione quando il terremoto ha colpito l'11 marzo. I reattori si sono spenti automaticamente e è  cominciata la rimozione del calore residuo facendo funzionare i sistemi di raffreddamento con motori diesel. Questi motori si sono fermati un'ora dopo quando è arrivato lo tzunami.
 
Senza abbastanza energia per muovere le pompe per raffreddare i reattori l'acqua dei circuiti di raffreddamento si è ridotta per evaporazione. Ciò ha portato all'abbassamento del livello nel nocciolo dei reattori e alla scopertura delle sbarre di combustibile che  si sono surriscaldate. Si  è avuto anche un aumento di pressione nelle  strutture di contenimento primario dei reattori. Quando la pressione nel contenitore primario ha superato quella delle pompe che immettono l'acqua per il raffreddamento, l'acqua non entra più. Ad intervalli regolari i tecnici hanno rilasciato  delle quantità controllate di vapore all'esterno. Si tratta di vapore che essendo stato a contatto con il nocciolo del reattore è debolmente radioattivo (come vedremo c'è anche il problema del danneggiamento delle guaine di zirconio  del combustibile e quindi di fuoriuscita di materiale radioattivo). Una decisione difficile ma necessaria, non una situazione fuori controllo come qualcuno ha detto e scritto. Il vapore in realtà viene rilasciato all'interno della struttura del contenimento secondario che non è stagna, e quindi del materiale radioattivo può spargersi nell'ambiente circostante. Proprio in questa strutture ci sono state le esplosioni dell'idrogeno accumulato nelle unità 1, 2 e 3 del sito.



Il pompaggio dell'acqua nel reattori
Gli sforzi per raffreddare il nocciolo dei reattori delle unità 1, 2 e 3 sono continuati. Acqua  di mare è stata  pompata per giorni  nei reattori. L'acqua a contatto con il metallo surriscaldato vaporizza e il vapore alza la pressione  nel contenitore  primario. Per scaricare la pressione si fa uscire il vapore in modo controllato all'esterno  Nel nocciolo  gli elementi di combustibile del reattore sono stati esposti  fuori dall'acqua per un lunghezza che va da uno a due metri il che riduce di molto il raffreddamento data che l'elevata conducibilità termica delle guaine di lega di zirconio  facilita il  raffreddamento solo della parte immersa. Questo processo continuerà fino a quando il calore prodotto dal reattore si ridurrà tanto da permettere che l'intero nocciolo rimanga coperto dall'acqua. In pratica occorre aspettare qualche giorno. Se la temperatura delle sbarre arriva a 2200 F (1200 °C)  le guaine cominciano a rompersi e il materiale radioattivo può uscire e venire a contatto con il vapore. I livelli delle  radiazioni intorno al sito non sono costanti, il che rende difficile il lavoro; anche quello di analizzare la portata dei danni. Le prime fuoriuscite controllate di vapore dalle unità 1, 2 e 3 in  hanno ridotto la pressione  solo per qualche ora. Si pensa che alcuni di queste emissioni possano essere state la causa dei danni alla camera di decompressione toroidale dell'unità 2.
Oltre  alla produzione di idrogeno  attraverso l'ossidazione  dello zirconio delle sbarre surriscaldate, ad alta  temperatura la produzione di idrogeno può avvenire  anche  per via termochimica. Con temperature superiori ai 2000 °C  il 3% delle molecole di acqua si decompone in H2, O2 e anche H e O.  Si sono formati quindi accumuli di idrogeno  proprio negli edifici di contenimento secondario dei reattori che come abbiamo visto hanno causato incendi e esplosioni nei reattori.

La piscina di raffreddamento del combustibile esaurito del reattore n°4 e il problema dell'idrogeno
Circa il 60% del combustibile nucleare esaurito di tutti e sei i reattori del sito
di Fukushima Daiichi  è conservato in una struttura comune, mentre ciascuna delle unità dispone anche di una piscina di raffreddamento per lo stoccaggio alla sommità dell'edificio di contenimento secondario (figura 1) del reattore. Il nocciolo del reattore n° 4 è spento da mesi e non contiene combustibile, è stato scaricato da più di 100 giorni per lavori di manutenzione. Proprio nell'edificio del reattore n°4 però ci sono stati due incendi dovuti all'idrogeno accumulato nella parte superiore  che lo  hanno gravemente danneggiato.  Il Japan Atomic Industry Forum segnala che il livello dell'acqua nelle piscine di raffreddamento dove sono immerse le sbarre del combustibile esaurito dei reattori  4  e  3 si era molto abbassata e le sbarre erano scoperte e stavano subendo danni, l'ossidazione delle guaine di zirconio con produzione di idrogeno  e possibile rottura delle medesime con fuoriuscita di materiale radioattivo.  Per riempire le piscine con acqua essendo queste collocate nella parte alta degli impianti si è pensato prima di usare gli elicotteri della polizia, poi si è proceduto con gli idranti dei vigili del fuoco da terra.

Le esplosioni  nell'unità 1, nell'unità 3 e nell'unità 2 del  sito nucleare Fukushima Daiichi
Prima esplosione  (6:00 am del 12.03.2011)
Le telecamere al di fuori sito nucleare giapponese di Fukushima Daiichi hanno ripreso una esplosione nell'edifico che circonda l'unità 1 alle ore 6:00  am del 12.03.2011.  L'edifico esterno, la struttura in cemento che contiene la struttura di contenimento primario in acciaio, è saltata  per l'esplosione dell'idrogeno  accumulato formatosi dell'acqua posta in contato con materiali ad alta temperatura. L'esplosione infatti è avvenuta dopo l'iniezione di acqua di mare  nel contenitore del reattore (vedi paragrafo che segue). Occorre tenere presente che la struttura in cemento armato esterna non agisce da contenitore per il materiale radioattivo e le radiazioni. Il contenitore primario è costituito da una barriera ermetica in acciaio e cemento (vessel) che sta all'interno dell'edifico 
Figura 1. Secondo le dichiarazioni attribuite al capo di gabinetto giapponese Yukio Edano, la struttura di contenimento primario  non è stata compromessa.  
Seconda esplosione (11.01 am del 14.03.2011) 
Due esplosioni in rapida successione sono avvenute nell'impianto nucleare 3 di Fukushima Daiichi  alle 11.01 am 14.03.2011, gli effetti sono stati anche più grandi di quelli dell'esplosione nell'unita 1 avvenuta due giorni prima. Gran parte del contenimento secondario è andato distrutto. Il capo della segreteria Yukiyo Edamo ha detto che "
l'esplosione è stata causata dall'idrogeno accumulato tra la struttura del contenimento primario e secondario" e,  cosa importante,  "la  barriera primaria di contenimento del reattore è rimasta intatta". Edmo ha detto che le iniezioni di acqua nel reattore sono continuate e che la pressione e la temperatura sono rimaste entro valori accettabili. La pressione misurata dopo l'esplosione era di  380 kPa alle ore 11.13 e 360 kPa alle 11.55am.  Valori molto minori rispetto a quelli registrati nell'unità 1 il 12 marzo, fino a 800 Kpa.
I livelli delle radiazioni nel sito rimangono relativamente bassi anche se superiori ai livelli normali. Nella sala comandi del reattore sono risultati di 50 microSV all'ora. Nell'entrata dell'impianto, 20 micro Sv all'ora.
Dopo che ieri la pressione era arrivata a 530 Kpa alle 06,50 nell'impianto nucleare 3 di Fukushima Daiichi, i tecnici avevano deciso di procedere all'iniezione di acqua nel reattore come era già stato fatto nell'unità 1. Evidentemente i rischi di esplosione dell'idrogeno accumulato erano stati considerati minori perché si è ritenuto che una eventuale esplosione non avrebbe mai compresso l'integrità della struttura del contenimento primario in acciaio e cemento. Ricordiamo che questa è la barriera principale contro le radiazioni di questi impianti degli anni settanta (II generazione).  Alla luce delle esplosioni  nelle unità 1 e 3 la TEMPCO ha applicato misure preventive  al reattore dell'unità 2 asportando con apposita ventilazione il gas idrogeno tra le pareti della prima  e della seconda barriera di contenimento.
Terza esplosione alle 6.10 am del 15.03.2011
La Japan's Nuclear and Industrial Safety Agency ha riportato di una possibile esplosione avvenuta nel reattore numero 2 dell'impianto nucleare di Fukushima alle 6.10 am del 15.03.2011. La camera di condensazione del circuito di raffreddamento del reattore,  che non fa parte del vessel ma che sta al di sotto per condensare i vapori e ridurre la pressione, sembra sia stata danneggiata. Dopo l'esplosione si è avuto un aumento delle radiazioni intorno al reattore fino a 965 micro Sv all'ora per poi ricadere a 882 microSv ora (il limite legale è di 500 microSv all'ora). Nessuna persona è stata ferita  E' stato quindi riportato che la Tepco ha evacuato del personale dall'impianto ma non i tecnici del sistema di raffreddamento.
 

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