3. I danni alla centrale

 

(Queste foto sono stare prese dal sito http://cryptome.org/nppw-series.htm che ha pubblicato una ottima serie di foto riguardanti la centrale di Fukushima. Una visita a questo sito è d'obbligo.)

Siamo ora in grado di capire bene quello che è accaduto alla centrale di Fukushima.
Al momento della scossa di terremoto, i 14 reattori dei 4 siti maggiormente coinvolti si sono correttamente spenti secondo la procedura di emergenza detta SCRAM, che consiste sostanzialmente nell'inserire di colpo tutte le barre di controllo forzando così lo spegnimento istantaneo del reattore. I sistemi di raffreddamento di emergenza sono entrati correttamente in funzione ed i reattori anche se non in uno stato di esercizio normale, sono sotto controllo e spenti secondo procedure note e collaudate. Le strutture, naturalmente antisismiche, resistono in fin dei conti bene e i reattori sono in buono stato.
All'arrivo dell'onda di tsunami, le barriere dei tre siti di Fukushima Dai-ni, Onagawa e Tokai resistono abbastanza da non creare problemi alle centrali. Queste rimangono quindi nello stato di cold shutdown alimentato dai diesel di emergenza. Nella centrale di Fukushima Dai-ichi l'onda anomala supera invece le barriere e si riversa nel perimetro della centrale. L'acqua invade gli edifici e le strutture e, per la particolare configurazione, si riversa nella sala turbine, allagando nello stesso tempo i circuiti di raffreddamento a acqua dei diesel di emergenza, le sale con i pannelli elettrici e i diesel stessi collocati nel basamento del locale turbine.

(ancora dal sito http://cryptome.org/nppw-series.htm)

Infatti, come si vede dalle planimetrie, gli edifici turbine si trovano al di sopra del livello del mare, ma al di sotto della barriera di protezione. Entrambi sono dal lato mare dei reattori.

 

Tutto viene spazzato via, tubature, strutture, serbatoi di gasolio; diesel e pannelli elettrici vanno fuori uso e il sistema di alimentazione a batteria entra in funzione. Per avere un'idea delle condizioni in cui si sono trovati a lavorare gli operatori nei primi giorni, basta guardare queste due foto:

 
(ancora dal sito http://cryptome.org/nppw-series.htm)

Gli operatori sanno da subito che dovranno fronteggiare seri problemi nell'immediato futuro, ma a causa del terremoto c'è poco che si possa fare in questo momento: le batterie si esauriscono e dei 13 diesel presenti sul sito, solo uno si è salvato permettendo ai reattori 5 e 6 di proseguire lo shutdown correttamente. Si tratta dell'unico generatore diesel raffreddato ad aria e posto su una piccola altura a fiano dei reattori 5 e 6, che si trovano in una zona separata dagli altri 4.
Come abbiamo visto, sul sito sono presenti 6 reattori. Di questi, l'1, il 2 e il 3 erano in funzione, il 4 era in manutenzione - quindi con il pieno carico di combustibile nella piscina di stoccaggio - mentre il 5 e 6 erano spenti. I primi 3 reattori sono quelli che subiscono i maggiori danni, mentre è la piscina di stoccaggio del numero 4 a preoccupare maggiormente.
Non ci sono strumenti di misura funzionanti o affidabili, quindi non si conosce con esattezza il livello dell'acqua nei reattori. Nei primi tempi le stime sono piuttosto ottimistiche, però è evidente da subito la pressione nei RPV aumenta. Bisogna quindi trovare uno sfogo prima che le conseguenze siano catastrofiche: se la pressione è troppo elevata, neanche i sistemi antincendio possono funzionare. Quando la pressione supera ormai i limiti di progetto si decide di ventilare. Ventilare non è un'operazione banale, oltre a dover lavorare in un ambiente già contaminato occorre aprire una valvola di sicurezza che faccia passare il vapore in sovrapressione nella piscina di soppressione, in pratica a mano perché i servomeccanismi non hanno sufficiente corrente. Da questa piscina si fa poi ventilare tramite altre valvole e tubazioni verso l'esterno, attraverso quelle strutture a forma di camino che si vedono a fianco ai reattori nelle fotografie.

Questa operazione salva il contenimento primario, ma richiede il suo prezzo:

• Una parte del vapore si riversa nell'edificio del reattore evidentemente a causa di alcune perdite nelle tubazioni, e questo vapore è ricco di idrogeno. L'idrogeno viene dalla reazione chimica dello zircaloy con l'acqua a temperature superiori ai 1200°C circa, e quando supera una certa percentuale nell'aria dà origine ad una miscela esplosiva. Infatti, tre esplosioni arrecano seri danni agli edifici esterni dei reattori. Nel caso del reattore 1 e 3 l'esplosione si è avuta nella parte alta dell'edificio, mentre per il reattore 2 l'esplosione si è originata verosimilmente nella parte bassa, danneggiando la Suppression Pool e causando una perdita di acqua contaminata. Questa è stata la prima e maggiore causa che ha dato origine alla contaminazione marina.
• Il vapore che è stato ventilato nell'atmosfera è stato evidentemente a contatto diretto con il combustibile perché la guaina protettiva di zircaloy si è deteriorata, e quindi è radioattivo. Fra i due mali si è dovuto scegliere il minore: si è salvato il PCV, ma al prezzo di liberare nell'atmosfera una parte di vapore radioattivo. Questo ha dato origine alla contaminazione atmosferica e, in seguito alla deposizione delle particelle sul suolo, a quella terrestre.

Le strutture di contenimento dei reattori sono state quindi salvate, ma si pone ancora il problema del raffreddamento. Visto che i sistemi sono danneggiati o impossibilitati a funzionare per mancanza di corrente, si decide di ricorrere all'acqua di mare. E' stata una decisione brutale, meditata, ma necessaria. Usare l'acqua di mare significa rinunciare definitivamente alla centrale. L'alto contenuto di sali minerali, infatti, produce incrostazioni ovunque, per di più fortemente radioattive, e rende del tutto irrecuperabili vari sistemi del reattore. Può sembrare strano che si sia aspettato prima di prendere questa decisione, ma bisogna considerare che in quel momento la reale estensione dei danni tecnici al reattore non era ben nota e forse rimaneva una remota speranza di salvare qualcosa. La decisione viene in ogni caso presa e l'acqua di mare viene pompata nel circuito di raffreddamento primario modificato per l'occorrenza. Questa decisione permette di raffreddare il nucleo, ma crea un problema collaterale. Al principio questo circuito non era chiuso, quindi l'acqua che è stata direttamente a contatto con l'uranio del combustibile veniva stoccata sul posto in attesa di essere decontaminata. Rapidamente la quantità di acqua accumulata è divenuta ingestibile (si tratta di decine di migliaia di tonnellate), e una volta riempite tutte le cisterne di deposito si è dovuto prendere un'altra decisione sofferta: riversare in mare una parte dell'acqua meno contaminata. Questo è stata la seconda causa della contaminazione marina.
Successivamente è stato messo in piedi un sistema di ricircolo chiuso che, filtrando e decontaminando l'acqua, permette di utilizzare sempre la stessa, in maniera simile al sistema di raffreddamento originale. E' sempre necessario stoccare enormi quantità di acqua, ma la procedura tiene la strada. Per avere un'idea delle quantità gioco, ecco le ultime stime datate alla prima settimana di marzo 2012:

I quantitativi previsti sono in genere inferiori a quelli reali a causa di una serie di piccoli problemi quotidiani che richiedono analisi e tempo. Questa fase dell'emergenza si rivela infatti la più "fastidiosa" potremmo dire, perché costellata di tanti piccoli incidenti: perdite localizzate nelle tubature di fortuna, cattive giunzioni, crepe causate dal gelo invernale. In ogni caso, il sistema tiene e riesce a funzionare adeguatamente. La procedura attuale di trattamento di queste acque è ben illustrata in questo schema:

Per migliorare ulteriormente il raffreddamento dei reattori, il drywell è stato inondato a metà di acqua, in modo da immergerci il RPV. Nel caso ci sia un sospetto di criticità accidentale, viene generalmente aggiunto dell'acido borico nell'acqua di raffreddamento. Viene inoltre pompato azoto nel PCV per evitare ulteriori dispersioni di idrogeno.
L'esitazione dei primi istanti e il tempo necessario a mettere in piedi un minimo di raffreddamento è stato comunque sufficiente a provocare un meltdown parziale dei nuclei. Analisi successive effettuate in base agli strumenti rimessi in funzione e grazie a diverse simulazioni numeriche hanno permesso di stabilire che già dalle prime ore la temperatura nel core era salita abbastanza da provocare la fusione degli elementi di combustibile in una percentuale variabile dal 30% al 70%. Non ci sono indizi per pensare che questo corium sia fuoriuscito dal PCV, però è stata indentificata con sufficiente certezza la presenza di alcuni fori di qualche centimetro nei RPV, dovuti alle complesse reazioni chimiche innescate dal combustibile fuso a contatto con l'acciaio. La situazione più probabile è che il combustibile fuso si sia accumulato sul fondo del RPV e eventualmente fuoriuscito in parte dai fori di cui abbiamo parlato, rimanendo tuttavia confinato nella zona al di sotto del vessel nel drywell. Non ci sono neanche motivi di credere a criticità accidentali nel combustibile fuso e la situazione appare ormai sostanzialmente statica. Nel mese di dicembre si è potuto dichiarare così il "cold shutdown" dei reattori, un uso un po' improprio del termine che non ha mancato di suscitare qualche polemica. Certo non possiamo parlare propriamente di shutdown, ma i parametri che permettono di definire questo stato - temperatura inferiore ai 100°C e pressione 1 atm - sono stati raggiunti stabilmente.
I problemi non riguardano solo il core dei 3 reattori. Mentre il reattore 4 non ha destato preoccupazione (era vuoto, ricordiamo), la sua piscina è apparsa subito in gravi condizioni. La parte superiore dell'edificio del reattore è praticamente scomparsa a causa di una esplosione dovuta al riflusso di idrogeno al momento della ventilazione del reattore 3 in una conduttura comune al 3 e 4 e non c'è un sistema di raffreddamento adeguato. Inoltre, proprio perché il reattore 4 era in manutenzione, la piscina è a pieno carico.

(ancora dal sito http://cryptome.org/nppw-series.htm)

La struttura verde nella foto è la gru che permette di spostare gli elementi di combustibile e il fumo proviene dall'acqua a 90°C della piscina. Quest'acqua può andare rapidamente in ebollizione e prosciugarsi, lasciando allo scoperto le barre che possono così emettere gas radioattivi direttamente nell'atmosfera, e effettivamente è probabile che almeno la sommità di queste barre sia rimasta scoperta per un certo periodo di tempo. Dopo un primo tentativo di gettare acqua tramite elicotteri, viene deciso di utilizzare le pompe per le gittate di cemento per gettare invece acqua. Non è un'idea banale, e si rivela vincente.

(ancora dal sito http://cryptome.org/nppw-series.htm)

La struttura stessa della piscina di stoccaggio appare poco solida, è stata quindi puntellata con dei travi di acciaio.

Dopo queste operazioni, si è entrati in una sorta di "regime dell'emergenza" e la strada sarà molto lunga e piena di insidie. La più importante per le sue conseguenze è stata la scoperta nel mese di aprile di una perdita di acqua che da un pozzo di servizio si incanalava nelle gallerie tecniche al di sotto della centrale, fino ad arrivare a mare. Quest'acqua veniva quasi certamente dalla suppression pool danneggiata del reattore 2.

(ancora dal sito http://cryptome.org/nppw-series.htm)

Dopo lunghe ricerche la falla è stata alla fine tappata, ma lo sversamento in mare è stata la causa principale della contaminazione di questo ambiente. In seguito a questo evento, l'area davanti alla centrale è stata sbarrata per impedire l'ulteriore diffondersi della contaminazione in mare aperto e cosparsa di un tipo di zeolite particolarmente adatta all'assorbimento di cesio e stronzio.
Molto interessante è il fatto che per la prima volta si è fatto uso di robot per penetrare nelle zone della centrale proibite per gli esseri umani a causa delle radiazioni. Questi robot, di cui un esemplare è mostrato nella foto seguente:

(ancora dal sito http://cryptome.org/nppw-series.htm)

sono penetrati a più riprese negli edifici dei reattori, nel drywell e nelle zone ad alto rateo di radioattività permettendo di effettuare misure di dose e prendere foto e video per valutare l'esatta situazione all'interno dei reattori. In questo modo, si è potuto vedere l'interno del PCV del reattore 2 (qui). Attualmente, però, nessun robot è potuto ancora penetrare nelle zona al di sotto del RCV per ispezionare direttamente lo stato del combustibile. Sicuramente, non sarà una cosa che si potrà fare a breve.
Lo stato dei reattori è seguito costantemente sul sito unico-lab.blogspot.com, ed è disponibile una WebApp per monitorare quotidianamente i parametri dei quattro reattori e delle quattro piscine.