Come ha fatto il reattore nucleare di Chernobyl a esplodere

Il 26 aprile 1986, un reattore nucleare è esploso in un paese dell'Unione Sovietica. Probabilmente conoscete già la storia, magari perché ne avete sentito parlare di tanto in tanto crescendo, o per la mini-serie di HBO Chernobyl, andata in onda tra maggio e giugno 2019.

In quel periodo Craig Mazin, autore di Chernobyl, aveva scritto su Twitter che, "La lezione fondamentale che Chernobyl insegna non è che l'energia nucleare è pericolosa. Il punto è che le bugie, l'arroganza e la repressione di qualsiasi forma di critica sono pericolose."

Per quanto—ovviamente—il nucleare comporti tutta una serie di rischi da non sottovalutare, è anche una delle forme di energia più efficienti che conosciamo. Deve essere regolata e monitorata con attenzione, ma implica una riduzione dell'uso di carburanti fossili e di emissioni di CO2 tale che non può essere del tutto ignorata.

Detto questo, è importante comprendere cos’è successo davvero la notte tra il 25 e il 26 aprile 1986, quando il reattore numero 4 di Chernobyl ha subito un collasso catastrofico durante un test di sicurezza. Il disastro ha diffuso radiazioni su Russia ed Europa e ha ucciso migliaia di persone nel corso degli anni.

Le centrali nucleari sono essenzialmente dei sofisticatissimi motori a vapore. In un motore a vapore, l'acqua bollente si trasforma in vapore, che fa girare una turbina, che genera energia. In un reattore nucleare, il calore causato dalla fissione (ovvero la scissione dell'uranio) è ciò che porta l'acqua a trasformarsi in vapore e far girare le turbine.

La fissione nucleare—che prevede la scissione degli atomi per rilasciare neutroni—è imprevedibile e volatile. Una reazione di fissione porta a un'altra e questa energia esplosiva è alla base delle bombe nucleari. Per controllare il tasso della fissione in una centrale nucleare, i reattori usano delle barre di controllo. Costruite con elementi come l'argento e l'iridio, le barre di controllo assorbono i neutroni rilasciati durante la fissione e rallentano il tasso di fissione.

L'impianto di Chernobyl aveva un reattore di tipo RBMK—Reaktor Bolšoj Moščnosti Kanalnyj, o "reattore di grande potenza a canali"—che impiegava acqua sia per raffreddare il nucleo, che per generare vapore dalle reazioni. Il dettaglio importante è che la maggior parte delle barre di controllo di Chernobyl erano fatte di boro, con punte in grafite. Le barre scivolavano dentro al reattore per rallentare la sua attività. Il boro rallentava la reazione, ma la grafite, per un attimo, la accelerava. Questo difetto di progettazione è stato uno dei fattori principali dell'esplosione.

Ironicamente, quel 25 aprile 1986, il personale di Chernobyl stava conducendo un esperimento per rendere la centrale più sicura.

Nell'evenienza di un black-out, la fissione sarebbe continuata, ma il reattore avrebbe avuto comunque bisogno di energia per alimentare le pompe dell'acqua. I generatori a diesel di riserva usati dai sovietici richiedevano un intero minuto per attivarsi. Gli scienziati sovietici ritenevano che fosse un tempo troppo lungo—dunque pericoloso—e volevano usare un po' della spinta residua delle turbine per colmare l'attesa del generatore di emergenza.

La notte dell'esperimento, il personale ha disattivato il sistema di raffreddamento di emergenza del nocciolo, il sistema di controllo automatico locale e il sistema di riduzione dell'energia di emergenza. In caso di meltdown nucleare, i computer della centrale erano progettati per affondare le barre di controllo dentro al reattore e arrestare completamente la fissione. I dipendenti di Chernobyl hanno bypassato questo sistema, assunto il controllo manuale delle barre ed estratto la maggior parte delle 211 totali dal reattore.

Gli standard di sicurezza al tempo richiedevano un minimo di 28 barre dentro al nucleo. Quella notte, ne erano rimaste solo 18.

"Era come se un pilota d'aereo si fosse messo a fare esperimenti con il motore mentre era in volo," ha detto nel 1987 Valery Legasov, il chimico sovietico interpretato da Jared Harris nella serie di HBO.

Alle 1:23 di mattino, quaranta secondi dopo l'inizio dell'esperimento, qualcuno ha premuto il pulsante di arresto di emergenza. A oggi, nessuno è certo perché o chi l'abbia fatto. L'arresto di emergenza avrebbe dovuto rimettere le barre di controllo dentro il reattore surriscaldato, raffreddandolo e fermandolo istantaneamente. Tragicamente, ha avuto l'effetto opposto.

Appena è stato premuto, le barre di controllo con le punte in grafite hanno impattato con l'acqua di raffreddamento. Il boro nelle barre avrebbe dovuto rallentare la reazione, ma le punte di grafite hanno brevemente aumentato la fissione nel nucleo. La reazione iniziale è stata così potente che ha spezzato le barre di controllo, inceppandole a un terzo del loro percorso e seppellendo le punte di grafite nell'acqua.

Il reattore ha creato più vapore di quanto ne potesse scaricare, le reazioni di fissione si sono sommate e la pressione del vapore è montata, distruggendo i condotti del carburante e facendo esplodere il tetto del reattore. Pochi attimi dopo, una seconda esplosione ha sparato pezzi di grafite radioattiva ovunque nell'area circostante, contaminandola.

Chernobyl stava andando a fuoco.

Subito dopo l'incidente, un report del 1986 dell'Agenzia internazionale per l'energia atomica (IAEA), basato in larga parte su fonti sovietiche, ha incolpato gli operatori dell'impianto che hanno ignorato le precauzioni di sicurezza per accelerare l'esperimento e violato le regole esistenti.

Un secondo report, pubblicato nel 1992, ha approfondito i problemi—c'era stata una completa mancanza di protocolli di sicurezza, comunicazione insufficiente tra i progettisti del reattore e gli operatori e alcuni difetti di design nel reattore stesso.

Chernobyl è stato un disastro in cui incompetenza burocratica e deliberata ignoranza hanno portato a conseguenze tragicamente evitabili. In molti momenti, sarebbe bastato che le persone coinvolte—ingegneri, politici e operatori—avessero fatto un passo indietro e creduto ai propri occhi.

Come ha mostrato la serie Chernobyl, questa non è una semplice storia sui pericoli dell'energia nucleare. Come ha twittato Mazin, parla dei pericoli da arroganza e cecità, e del costo altissimo delle bugie. È per questo che il reattore è esploso, e ricordiamo ancora oggi cosa è successo.