mercoledì 16 marzo 2011

Sono fusi

In questi giorni, a causa di quello che sta succedendo alla centrale nucleare di Fukushima, tutti i giornali cercano di fornire resoconti "scientifici" degli eventi e delle possibili cause e conseguenze.

Una delle notizie più gettonate è che il nocciolo (cioè il cuore radioattivo) della centrale abbia cominciato a fondersi.
Premettiamo: è molto probabile (oserei dire al 99,9%) che sià così, però per ora l'affermazione è frutto di stime e calcoli, non di osservazione o misurazione diretta.

Il problema è che molti articoli (oserei dire quasi tutti) sia in Italia che in Germania (i due paesi di cui seguo quotidiamente l'informazione) danno la notizia in maniera tale da portare la gente a pensare che nel cuore della centrale di Fukushima si sia innescata una reazione di fusione nucleare.

Assolutamente no. Non è cominciata nessuna fusione nucleare. Né comincerà mai.

La fusione nucleare è fattibile (per limitazioni fisiche ed energetiche) solo con atomi leggeri (l'elemento più pesante finora usato nelle ricerche è il Boro, di peso atomico 10,811 amu, generalmente arrotondato a 11).
La fusione nucleare avviene nel cuore delle stelle e l'uomo finora la ha riprodotta concretamente solo nella bomba all'idrogeno, mentre a livello civile sono in corso le ricerche per poterla usare come fonte di energia (vedasi progetto ITER).

La centrale di Fukushima, come ogni altra centrale al mondo, è una centrale a fissione, cioè lavora con la "rottura" degli atomi e non facendoli fondere. Per questo usa (come le bombe atomiche "classiche") elementi pesanti (come l'uranio, peso atomico 238 nella versione più abbondante, 235 l'isotopo usato nelle centrali, o il plutonio, peso atomico rispettivamente 244 e 239, quindi come vedete 23-24 volte più pesanti dell'elemento più pesante usato per la fusione).

Quindi, dimenticatevi la fusione nucleare.

La fusione di cui si parla è la cosiddetta fusione del nocciolo.
A causa delle altissime temperature raggiunte dal materiale radioattivo dovute al fallimento del sistema di raffreddamento è cominciata una "normalissima" fusione dei materiali che compongono l'involucro del nocciolo, le barre di moderazione ed eventualmente il combustibile stesso.
La stessa fusione - come principio - che vedete nelle acciaierie quando negli altiforni viene fuso il metallo, per esempio.

Il problema in questo caso è quali materiali si fondono: materiali naturalmente radioattivi e materiali naturalmente non radioattivi ma contaminati.
Cosa comporta ciò? Questi materiali ormai fluidi (almeno in parte, e qui è la parte fluida il grosso problema, non quella rimasta solida, sperabilmente maggioritaria) colano nel terreno (più propriamente, percolano) e nelle acque circostanti contaminandole a loro volta.
Il terreno diventa radioattivo (chiaramente in misura molto minore rispetto ai materiali contaminanti di partenza, ma comunque al di sopra di ogni livello di sicurezza) e contamina a sua volta le piante e gli animali che le mangiano e l'acqua pure provocando contaminazione dei pesci.
Quale estensione geografica e quale livello di radioattività può raggiungere questa contaminazione è difficile da stabilire a tavolino, visti i tanti fattori in gioco. La situazione andrà monitorata nel corso del tempo.

Cinicamente possiamo comunque dire che nella sfortuna ci sono state due piccole fortune:

1) La contaminazione del terreno sta avvenendo su un'isola, quindi per quanto si diffonda incontrerà limiti geografici oltre cui non può andare;
2) La contaminazione dell'acqua, quando arriverà al mare, arriverà nel più grande mare del mondo (l'oceano Pacifico) e quindi si diluirà molto di più e il livello di contaminazione diminuirà più velocemente di quanto succederebbe, per esempio, nel mar Mediterraneo o in quello dei Caraibi.

Saluti,

Mauro.

6 commenti:

Guido ha detto...

Grazie Mauro :)

Mauro ha detto...

Prego :-)

Marco Pettyx ha detto...

Bravo Toro.
Un'opinione da fisico:
secondo te, quando l'umanità sarà in grado di ricavare energia dalla fusione nucleare? (dimenticando, ovviamente, le bufale della fusione fredda di un paio di decenni orsono)

Mauro ha detto...

Difficile fare una stima precisa.

Se intendiamo in generale (cioè parlando a livello sperimentale), non siamo poi tanto lontani.
Come utilizzabilità commerciale non sono ottimista. Una ventina d'anni forse.

Anonimo ha detto...

La domanda è questa: se, per la elevata temperatura, si tratta di fusione di materiali normalmente solidi a temperatura ambiente, come fanno a percolare nel suolo e a contaminare le piante ? Devo supporre che una volta giunti nel terreno, solidifichino e non si propaghino come i percolati liquidi. Quindi dovrebbero restare confinati nelle immediate vicinanze del disastro.

Mauro ha detto...

Il nocciolo era stato anche "inondato" di acqua di mare nel tentativo di raffreddarlo. E quest'acqua in parte è evaporata (da cui la nube) e in parte percolata.
Vero che i materiali sciolti, una volta nel terreno, si risolidificano, ma quanto tempo ci mettano (e quindi che distanza possano raggiungere) dipende da tanti fattori, tra cui il tempo di raffreddamento, il tipo di materiale "sciolto", la composizione del terreno. Una stima precisa è impossibile.
Comunque è chiaro che l'estensione da me citata (l'isola di Honshu) è chiaramente un "worst case scenario" che è un po' esagerato.
Il problema più grosso è la contaminazione delle acque (fald, fiumi, ecc.).