Fisicamente

di Roberto Renzetti

marzo 2001

http://www.world-nuclear.org/info/chernobyl/inf07app.htm


Chernobyl e reattori sovietici
 Appendici
 UNSCEAR Allegato J
Chernobyl – Modifiche successive all’incidente all’RBMK
Chernobyl – Coefficiente di vuoto positivo
Il nucleare in Ucraina
Reattore di grafite ad acqua leggera RBMK

  • L’incidente di Chernobyl nel 1986 è stato il risultato di un progetto imperfetto del reattore che è stato utilizzato con personale inadeguato e senza adeguata considerazione per la sicurezza.
  • L’esplosione di vapore e il fuoco risultanti hanno rilasciato circa il cinque percento del nocciolo del reattore radioattivo nell’atmosfera e sottovento.
  • 30 persone sono state uccise e da allora ci sono state fino a dieci morti per cancro alla tiroide a causa dell’incidente.
  • Un autorevole rapporto delle Nazioni Unite nel 2000 ha confermato che non ci sono prove scientifiche di effetti significativi sulla salute legati alle radiazioni per la maggior parte delle persone esposte.

Il disastro dell’aprile 1986 alla centrale nucleare di Chernobyl in Ucraina (vedi mappa delle regioni circostanti Chernobyl) è stato il prodotto di un progetto imperfetto del reattore sovietico unito a gravi errori commessi dagli operatori dell’impianto nel contesto di un sistema in cui l’addestramento era minimo. È stata una diretta conseguenza dell’isolamento della Guerra Fredda e della conseguente mancanza di cultura della sicurezza.

NB: “Chernobyl” è il noto nome russo del sito; “Chornobyl” è preferito dall’Ucraina.

L’incidente ha distrutto il reattore di Chernobyl-4 e ucciso 30 persone, di cui 28 a causa dell’esposizione alle radiazioni. Altri 209 in loco sono stati trattati per avvelenamento acuto da radiazioni e tra questi, 134 casi sono stati confermati (tutti guariti). Nessuno fuori sede ha sofferto di effetti acuti delle radiazioni. Tuttavia, vaste aree della Bielorussia, dell’Ucraina, della Russia e oltre sono state contaminate in varia misura.

Il disastro di Chernobyl è stato un evento unico e l’unico incidente nella storia dell’energia nucleare commerciale in cui si sono verificati decessi legati alle radiazioni.*

* Ci sono state vittime in contesti di reattori militari e di ricerca, ad esempio Tokai-mura.

L’incidente

Il 25 aprile, prima di un arresto di routine, l’equipaggio del reattore di Chernobyl-4 ha iniziato a prepararsi per un test per determinare per quanto tempo le turbine avrebbero girato e fornito energia a seguito di una perdita di alimentazione elettrica principale. Test simili erano già stati effettuati a Chernobyl e in altri impianti, nonostante il fatto che questi reattori fossero noti per essere molto instabili a basse potenze.

Una serie di azioni dell’operatore, tra cui la disabilitazione dei meccanismi di spegnimento automatico, hanno preceduto il tentativo di test all’inizio del 26 aprile. Quando il flusso dell’acqua di raffreddamento è diminuito, la potenza è aumentata. Quando l’operatore si è mosso per spegnere il reattore dalle sue condizioni instabili dovute a errori precedenti, una particolarità del progetto ha causato un drammatico aumento di corrente.

Gli elementi di combustibile si sono rotti e la risultante forza esplosiva del vapore si è sollevata dalla piastra di copertura del reattore, rilasciando nell’atmosfera prodotti di fissione. Una seconda esplosione ha espulso frammenti di combustibile in fiamme e grafite dal nucleo e ha permesso all’aria di entrare precipitosamente, provocando l’incendio del moderatore di grafite.

C’è qualche controversia tra gli esperti sul carattere di questa seconda esplosione. La grafite ha bruciato per nove giorni, provocando il rilascio principale di radioattività nell’ambiente. È stato rilasciato un totale di circa 12 x 10 18 Bq di radioattività. Vedere anche la sequenza di eventi allegata .

Circa 5000 tonnellate di boro, dolomite, sabbia, argilla e piombo sono state sganciate in elicottero sul nucleo in fiamme nel tentativo di estinguere l’incendio e limitare il rilascio di particelle radioattive.

Impatto immediato

Si stima che tutto il gas xeno, circa la metà dello iodio e del cesio e almeno il 5% del materiale radioattivo rimanente nel nocciolo del reattore di Chernobyl-4 sia stato rilasciato nell’incidente. La maggior parte del materiale rilasciato è stato depositato nelle vicinanze sotto forma di polvere e detriti, ma il materiale più leggero è stato trasportato dal vento sopra l’Ucraina, la Bielorussia, la Russia e, in una certa misura, la Scandinavia e l’Europa.

Le vittime principali sono state tra i vigili del fuoco, compresi quelli che hanno assistito ai primi piccoli incendi sul tetto dell’edificio della turbina. Tutti questi sono stati spenti in poche ore.

Il compito successivo era ripulire la radioattività nel sito in modo che i restanti tre reattori potessero essere riavviati e il reattore danneggiato fosse schermato in modo più permanente. Circa 200.000 persone (“liquidatori”) provenienti da tutta l’URSS sono state coinvolte nel recupero e nella pulizia durante il 1986 e il 1987. Hanno ricevuto alte dosi di radiazioni, circa 100 millisievert. Circa 20.000 di loro hanno ricevuto circa 250 mSv e alcuni hanno ricevuto 500 mSv. Successivamente, il numero dei liquidatori è salito a oltre 600.000, ma la maggior parte di questi ha ricevuto solo basse dosi di radiazioni.

Molti bambini nelle aree circostanti sono stati esposti a dosi di radiazioni sufficienti a portare a tumori della tiroide (di solito non fatali se diagnosticati e trattati precocemente). L’esposizione iniziale alle radiazioni nelle aree contaminate era dovuta allo iodio-131 di breve durata, successivamente il cesio-137 era il principale pericolo (entrambi sono prodotti di fissione dispersi dal nocciolo del reattore). Il 2-3 maggio, circa 45.000 residenti sono stati evacuati da un raggio di 10 km dall’impianto, in particolare dalla città di Pripyat dei gestori dell’impianto. Il 4 maggio, tutte le persone che vivevano entro un raggio di 30 chilometri – altre 116.000 persone – sono state evacuate e successivamente ricollocate. Da allora circa 1.000 di questi sono tornati ufficiosamente a vivere all’interno della zona contaminata. La maggior parte di coloro che sono stati evacuati ha ricevuto dosi di radiazioni inferiori a 50 mSv, sebbene alcuni abbiano ricevuto 100 mSv o più.

Negli anni successivi all’incidente altre 210 000 persone sono state reinsediate in aree meno contaminate e la zona di esclusione del raggio iniziale di 30 km (2800 km 2 ) è stata modificata ed estesa a 4300 chilometri quadrati.

Effetti sull’ambiente e sulla salute

Diverse organizzazioni hanno riferito degli impatti dell’incidente di Chernobyl, ma tutte hanno avuto problemi a valutare il significato delle loro osservazioni a causa della mancanza di informazioni affidabili sulla salute pubblica prima del 1986. Nel 1989 l’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) ha sollevato per la prima volta preoccupazioni sul fatto che i medici locali gli scienziati avevano erroneamente attribuito vari effetti biologici e sulla salute all’esposizione alle radiazioni (questo collegamento illustra i principali percorsi ambientali dell’esposizione alle radiazioni umane).

Più sostanziale è stato uno studio dell’Agenzia internazionale per l’energia atomica (AIEA) che ha coinvolto più di 200 esperti di 22 paesi, pubblicato nel 1991. In assenza di dati precedenti al 1986, ha confrontato una popolazione di controllo con quella esposta alle radiazioni. Disturbi della salute significativi erano evidenti sia nel gruppo di controllo che in quello esposto, ma, in quella fase, nessuno era correlato alle radiazioni.

Studi successivi in ​​Ucraina, Russia e Bielorussia si sono basati sui registri nazionali di oltre 1 milione di persone probabilmente colpite dalle radiazioni. Questi hanno confermato una crescente incidenza di cancro alla tiroide tra i bambini esposti. Verso la fine del 1995, l’Organizzazione Mondiale della Sanità ha collegato quasi 700 casi di cancro alla tiroide tra bambini e adolescenti all’incidente di Chernobyl, e tra questi circa 10 decessi sono attribuiti alle radiazioni.

Finora non è distinguibile alcun aumento della leucemia, ma si prevede che questo sarà evidente nei prossimi anni insieme a una maggiore, sebbene non statisticamente distinguibile, incidenza di altri tumori. Non vi è stato alcun aumento sostanziale attribuibile a Chernobyl di anomalie congenite, esiti avversi della gravidanza o qualsiasi altra malattia indotta da radiazioni nella popolazione generale né nelle aree contaminate né più lontano.

Gli effetti psicosociali tra le persone colpite dall’incidente stanno emergendo come un problema importante e sono simili a quelli derivanti da altri gravi disastri come terremoti, inondazioni e incendi.

Il più recente e autorevole rapporto delle Nazioni Unite ha confermato che non ci sono prove scientifiche di effetti significativi sulla salute legati alle radiazioni per la maggior parte delle persone esposte al disastro di Chernobyl. Il rapporto UNSCEAR* 2000 è coerente con i precedenti risultati dell’OMS. Il rapporto indica circa 1.800 casi di cancro alla tiroide, ma “a parte questo aumento, non ci sono prove di un impatto importante sulla salute pubblica attribuibile all’esposizione alle radiazioni 14 anni dopo l’incidente. Non ci sono prove scientifiche di un aumento dell’incidenza complessiva del cancro o mortalità o in malattie non maligne che potrebbero essere correlate all’esposizione alle radiazioni”. Finora ci sono poche prove che qualsiasi aumento della leucemia sembra essere aumentato, anche tra gli addetti alle pulizie dove ci si potrebbe aspettare di più. Tuttavia,

* la Commissione Scientifica delle Nazioni Unite sugli Effetti delle Radiazioni Atomiche, che è l’organismo delle Nazioni Unite incaricato dall’Assemblea Generale di valutare e riferire i livelli e gli effetti sulla salute dell’esposizione alle radiazioni ionizzanti.

Sono state avanzate alcune affermazioni stravaganti in merito al bilancio delle vittime attribuibile al disastro di Chernobyl. Una pubblicazione dell’Ufficio delle Nazioni Unite per il coordinamento degli affari umanitari (OCHA) intitolata Chernobyl – una catastrofe continua ha fornito supporto a questi. Tuttavia, il presidente dell’UNSCEAR ha chiarito che “questo rapporto è pieno di affermazioni infondate che non hanno supporto nelle valutazioni scientifiche”.

Sono allegate copie della dichiarazione dell’OMS del novembre 1995 e delle conclusioni del rapporto UNSCEAR 2000 sugli effetti sulla salute di Chernobyl, con l’abstract di un importante documento del 1996 sugli effetti a lungo termine sulla salute .

Chernobyl oggi

L’unità 4 di Chernobyl è ora racchiusa in un grande riparo di cemento che è stato eretto rapidamente per consentire il proseguimento del funzionamento degli altri reattori dell’impianto. Tuttavia, la struttura non è né forte né durevole e ci sono progetti per la sua ricostruzione. Il piano internazionale di attuazione del rifugio prevedeva la raccolta di 715 milioni di dollari per lavori di riparazione, inclusa la rimozione dei materiali contenenti carburante. Alcuni lavori sul tetto sono già stati eseguiti.

Nel marzo 2001 è stato firmato un contratto da 36 milioni di dollari per la costruzione di un impianto di gestione dei rifiuti radioattivi per il trattamento del combustibile esaurito e di altri rifiuti operativi, nonché del materiale delle unità di disattivazione 1-3.

All’inizio degli anni ’90 sono stati spesi circa 400 milioni di dollari per migliorare i restanti reattori di Chernobyl, migliorando notevolmente la loro sicurezza. La carenza di energia ha reso necessario il proseguimento del funzionamento di uno di essi (unità 3) fino al dicembre 2000. (l’unità 2 è stata chiusa dopo un incendio in una sala turbine nel 1991 e l’unità 1 alla fine del 1997). Quasi 6.000 persone hanno lavorato nell’impianto ogni giorno e la loro dose di radiazioni rientra nei limiti accettati a livello internazionale. Un piccolo team di scienziati lavora all’interno dell’edificio stesso del reattore distrutto, all’interno del rifugio.

I lavoratori e le loro famiglie ora vivono in una nuova città, Slavutich, a 30 km dallo stabilimento. Questo è stato costruito in seguito all’evacuazione di Pripyat, che distava solo 3 km.

L’Ucraina dipende ed è profondamente indebitata con la Russia per l’approvvigionamento energetico, in particolare petrolio e gas, ma anche combustibile nucleare. Sebbene questa dipendenza venga gradualmente ridotta, il funzionamento continuo delle centrali nucleari, che forniscono il 45% dell’elettricità totale, è ora ancora più importante che nel 1986. L’Ucraina prevede inoltre di sviluppare i propri impianti per il ciclo del combustibile nucleare per aumentare ulteriormente la propria indipendenza.

Quando nel 1995 è stato annunciato che i due reattori operativi di Chernobyl sarebbero stati chiusi entro il 2000, l’Ucraina e le nazioni del G7 hanno firmato un memorandum d’intesa per progredire in questo, ma la sua attuazione è rimasta in dubbio fino al 2000. Era necessaria una capacità di generazione alternativa, sia a gas, che ha implicazioni sul costo del carburante e sull’approvvigionamento, o nucleare, completando l’unità 2 di Khmelnitski e l’unità 4 di Rovno in Ucraina. La costruzione di questi è stata interrotta nel 1989, ma da allora è ripresa, con un finanziamento che era subordinato alla chiusura di Chernobyl.

Cosa si è guadagnato dal disastro di Chernobyl?

Lasciando da parte il verdetto della storia sul suo ruolo nello scioglimento della cortina di ferro sovietica, dall’incidente di Chernobyl sono derivati ​​alcuni benefici pratici molto tangibili. I principali riguardano la sicurezza del reattore.

Sebbene nessuno in Occidente si illudesse della sicurezza dei primi progetti di reattori sovietici, alcune lezioni apprese sono state applicabili anche agli impianti occidentali. Certamente la sicurezza di tutti i reattori progettati dai sovietici è notevolmente migliorata. Ciò è dovuto in gran parte allo sviluppo di una cultura della sicurezza incoraggiata da una maggiore collaborazione tra Est e Ovest e da investimenti sostanziali nel miglioramento dei reattori.

Dal 1989 oltre 1.000 ingegneri nucleari dell’ex Unione Sovietica hanno visitato le centrali nucleari occidentali e ci sono state molte visite reciproche. Sono stati messi in atto oltre 50 accordi di gemellaggio tra centrali nucleari orientali e occidentali. La maggior parte di questo è stato sotto gli auspici della World Association of Nuclear Operators, un organismo formato nel 1989 che collega 130 operatori di centrali nucleari in più di 30 paesi.

Molti altri programmi internazionali sono stati avviati dopo Chernobyl. Degni di nota sono i progetti di revisione della sicurezza dell’Agenzia internazionale per l’energia atomica (AIEA) per ogni particolare tipo di reattore sovietico, che riunisce operatori e ingegneri occidentali per concentrarsi sui miglioramenti della sicurezza. Queste iniziative sono sostenute da accordi di finanziamento. Il database del Centro di coordinamento dell’assistenza alla sicurezza nucleare elenca gli aiuti occidentali per un totale di quasi 1 miliardo di dollari per oltre 700 progetti relativi alla sicurezza nei paesi dell’ex blocco orientale. La Convenzione sulla sicurezza nucleare è un risultato più recente.

Nel 1998 un accordo con gli USA prevedeva l’istituzione di un laboratorio internazionale di radioecologia all’interno della zona di esclusione.


Guarda anche:

Sito web dell’UNSCEAR re Chernobyl , per il materiale più autorevole disponibile sull’argomento.

FONTI
Istituto per l’energia nucleare 1996, fogli informativi di Info Bank e Source Book, 4a edn.
Rapporto OCSE NEA Chernobyl Ten Years On, impatto radiologico e sulla salute, novembre 1995;
AIEA 1996, Dieci anni dopo Chernobyl: cosa sappiamo veramente? (dalla conferenza di aprile 1996);
Rapporto UNSCEAR 2000, allegato J.
Documenti e notizie di base su NucNet Chernobyl.

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Chernobyl – Appendici

marzo 2001

Chernobyl e reattori sovietici
 Appendici
 UNSCEAR Allegato J
Chernobyl – Modifiche successive all’incidente all’RBMK
Chernobyl – Coefficiente di vuoto positivo
Il nucleare in Ucraina
Reattore di grafite ad acqua leggera RBMK
  1. Incidente di Chernobyl: sequenza semplificata di eventi
  2. Effetti stimati a lungo termine sulla salute dell’incidente di Chernobyl (1996)
  3. Effetti sulla salute dell’incidente di Chernobyl – Fatti e cifre dell’OMS (1995)
  4. Rapporto UNSCEAR 2000, Conclusioni (2000)

Gli effetti sulla salute dell’incidente di Chernobyl sono stati oggetto di studi senza precedenti da parte di operatori sanitari e speculazioni ed esagerazioni senza precedenti da parte dei media. Tre delle appendici qui presenti al Documento Informativo n. 7 presentano valutazioni autorevoli ed esperte della situazione.


Da: capitolo 1 della pubblicazione NEA 2003: Chernobyl – una valutazione dell’impatto radiologico e sanitario.

Il sito di Chernobyl e la sequenza dell’incidente

Il Chernobyl Power Complex, situato a circa 130 km a nord di Kiev, in Ucraina, ea circa 20 km a sud del confine con la Bielorussia, era costituito da quattro reattori nucleari del progetto RBMK-1000, le unità 1 e 2 costruite tra il 1970 e il 1977, mentre Le unità 3 e 4 dello stesso progetto furono completate nel 1983. Altri due reattori RBMK erano in costruzione nel sito al momento dell’incidente.

A sud-est dell’impianto è stato costruito un lago artificiale di circa 22 chilometri quadrati, situato accanto al fiume Pripyat, affluente del Dniepr, per fornire acqua di raffreddamento ai reattori.

Questa zona dell’Ucraina è descritta come un bosco di tipo bielorusso con una bassa densità di popolazione. A circa 3 km dal reattore, nella nuova città, Pripyat, c’erano 49 000 abitanti. Il centro storico di Chernobyl, che aveva una popolazione di 12.500 abitanti, si trova a circa 15 km a sud-est del complesso. In un raggio di 30 km dalla centrale, la popolazione totale era compresa tra 115.000 e 135.000.

L’ RBMK-1000 è un reattore a tubo a pressione moderata di grafite progettato e costruito in Unione Sovietica, che utilizza carburante di biossido di uranio leggermente arricchito (2% U-235). Si tratta di un reattore ad acqua leggera bollente, con alimentazione diretta di vapore alle turbine, senza scambiatore di calore intermedio. L’acqua pompata sul fondo dei canali del carburante bolle mentre avanza lungo i tubi di pressione, producendo vapore che alimenta due turbine da 500 MWe [megawatt elettriche]. L’acqua funge da refrigerante e fornisce anche il vapore utilizzato per azionare le turbine. I tubi di pressione verticali contengono il combustibile biossido di uranio rivestito in lega di zirconio attorno al quale scorre l’acqua di raffreddamento. Una macchina di rifornimento appositamente progettata consente di cambiare i fasci di carburante senza spegnere il reattore.

Il moderatore, la cui funzione è di rallentare i neutroni per renderli più efficienti nella produzione di fissione nel combustibile, è costruito in grafite. Una miscela di azoto ed elio viene fatta circolare tra i blocchi di grafite in gran parte per prevenire l’ossidazione della grafite e per migliorare la trasmissione del calore prodotto dalle interazioni dei neutroni nella grafite, dal moderatore al canale del combustibile. Il nucleo stesso è alto circa 7 m e ha un diametro di circa 12 m. Ci sono quattro principali pompe di circolazione del liquido di raffreddamento, una delle quali è sempre in standby. La reattività o potenza del reattore è controllata alzando o abbassando 211 barre di controllo, che, una volta abbassate, assorbono neutroni e riducono la velocità di fissione. La potenza di questo reattore è di 3 200 MWt (megawatt termici) o 1 000 MWe, sebbene esista una versione più grande che produce 1 500 MWe.

La caratteristica più importante del reattore RBMK è che possiede un “coefficiente di vuoto positivo”. Ciò significa che se la potenza aumenta o il flusso d’acqua diminuisce, c’è una maggiore produzione di vapore nei canali del carburante, in modo che i neutroni che sarebbero stati assorbiti dall’acqua più densa ora producano una maggiore fissione nel carburante. Tuttavia, all’aumentare della potenza, aumenta anche la temperatura del carburante e questo ha l’effetto di ridurre il flusso di neutroni (coefficiente di carburante negativo). L’effetto netto di queste due caratteristiche opposte varia con il livello di potenza. Al livello di potenza elevato del normale funzionamento, predomina l’effetto della temperatura, per cui non si verificano escursioni di potenza che portano a un eccessivo surriscaldamento del carburante. Tuttavia, a una potenza inferiore inferiore al 20% del massimo, l’effetto del coefficiente di vuoto positivo è dominante e il reattore diventa instabile e soggetto a sbalzi di tensione improvvisi. Questo è stato un fattore importante nello sviluppo dell’incidente.

Eventi che hanno portato all’incidente

Il reattore dell’Unità 4 doveva essere spento per manutenzione ordinaria il 25 aprile 1986. Si è deciso di approfittare di questo arresto per determinare se, in caso di perdita di potenza della stazione, la turbina rallentante potesse fornire energia elettrica sufficiente per azionare il apparecchiature di emergenza e le pompe di circolazione dell’acqua di raffreddamento del nucleo, fino a quando non è entrata in funzione l’alimentazione di emergenza del diesel. Lo scopo di questo test era di determinare se il raffreddamento del core potesse continuare ad essere garantito in caso di interruzione dell’alimentazione.

Questo tipo di test era stato eseguito durante un precedente periodo di spegnimento, ma i risultati non erano stati conclusivi, quindi si è deciso di ripeterlo. Purtroppo tale prova, che è stata considerata essenzialmente relativa alla parte non nucleare della centrale, è stata effettuata senza un adeguato scambio di informazioni e coordinamento tra il team incaricato della prova e il personale addetto all’operazione e la sicurezza del reattore nucleare. Pertanto, nel programma di prova sono state incluse precauzioni di sicurezza inadeguate e il personale operativo non è stato avvisato delle implicazioni sulla sicurezza nucleare del test elettrico e del suo potenziale pericolo.

Il programma previsto prevedeva la chiusura del sistema di raffreddamento del nocciolo di emergenza (ECCS) del reattore, che fornisce acqua per il raffreddamento del nocciolo in caso di emergenza. Sebbene gli eventi successivi non ne abbiano risentito molto, l’esclusione di questo sistema per l’intera durata della prova rifletteva un atteggiamento lassista nei confronti dell’attuazione delle procedure di sicurezza.

Man mano che l’arresto procedeva, il reattore funzionava a circa metà della potenza quando il dispacciatore del carico elettrico si rifiutò di consentire un ulteriore arresto, poiché l’energia era necessaria per la rete. Secondo il programma di test previsto, circa un’ora dopo l’ECCS è stato spento mentre il reattore ha continuato a funzionare a metà potenza. Non è stato fino alle 23:00 circa del 25 aprile che il controllore di rete ha accettato un’ulteriore riduzione della potenza.

Per questo test, il reattore avrebbe dovuto essere stabilizzato a circa 1 000 MWt prima dello spegnimento, ma a causa di un errore operativo la potenza è scesa a circa 30 MWt, dove il coefficiente di vuoto positivo è diventato dominante. Gli operatori hanno quindi cercato di aumentare la potenza a 700-1 000 MWt spegnendo i regolatori automatici e liberando manualmente tutte le barre di comando. Solo verso l’01:00 del 26 aprile il reattore si è stabilizzato a circa 200 MWt.

Sebbene esistesse un ordine operativo standard secondo cui era necessario un minimo di 30 barre di controllo per mantenere il controllo del reattore, nel test sono state effettivamente utilizzate solo 6-8 barre di controllo. Molte delle barre di controllo sono state ritirate per compensare l’accumulo di xeno che fungeva da assorbitore di neutroni e riduceva la potenza. Ciò significava che in caso di sovratensione, sarebbero stati necessari circa 20 secondi per abbassare le barre di controllo e spegnere il reattore. Nonostante ciò, si è deciso di continuare il programma di test.

Si è verificato un aumento del flusso di refrigerante e un conseguente calo della pressione del vapore. L’intervento automatico che avrebbe spento il reattore quando la pressione del vapore era bassa, era stato aggirato. Per mantenere la potenza gli operatori hanno dovuto ritirare quasi tutte le barre di controllo rimanenti. Il reattore è diventato molto instabile e gli operatori hanno dovuto apportare modifiche ogni pochi secondi cercando di mantenere una potenza costante.

In questo periodo, gli operatori hanno ridotto il flusso dell’acqua di alimentazione, presumibilmente per mantenere la pressione del vapore. Allo stesso tempo, le pompe alimentate dalla turbina rallentata fornivano meno acqua di raffreddamento al reattore. La perdita di acqua di raffreddamento ha esagerato la condizione instabile del reattore aumentando la produzione di vapore nei canali di raffreddamento (coefficiente di vuoto positivo) e gli operatori non hanno potuto impedire un schiacciante aumento di potenza, stimato in 100 volte la potenza nominale.

L’improvviso aumento della produzione di calore ha rotto parte del combustibile e piccole particelle di combustibile caldo, reagendo con l’acqua, hanno provocato un’esplosione di vapore, che ha distrutto il nocciolo del reattore. Una seconda esplosione si aggiunse alla distruzione due o tre secondi dopo. Sebbene non si sappia con certezza cosa abbia causato le esplosioni, si ipotizza che la prima sia stata un’esplosione di vapore/combustibile caldo e che l’idrogeno possa aver avuto un ruolo nella seconda.

Alcuni media avevano riportato un’origine sismica dell’incidente, tuttavia la credibilità scientifica dell’articolo all’origine di questa voce è stata scartata.

L’incidente

L’incidente è avvenuto alle 01:23 di sabato 26 aprile 1986, quando le due esplosioni hanno distrutto il nucleo dell’Unità 4 e il tetto dell’edificio del reattore.

Nella riunione di valutazione post-incidente dell’AIEA nell’agosto 1986, si è parlato molto della responsabilità degli operatori per l’incidente e non è stata data molta enfasi ai difetti di progettazione del reattore. Valutazioni successive suggeriscono che l’evento fosse dovuto a una combinazione dei due, con un po’ più di enfasi sulle carenze di progettazione e un po’ meno sulle azioni dell’operatore.

Le due esplosioni hanno inviato nell’aria carburante, componenti del nucleo e elementi strutturali e hanno prodotto una pioggia di detriti caldi e altamente radioattivi, inclusi carburante, componenti del nucleo, elementi strutturali e grafite, esponendo il nucleo distrutto all’atmosfera. Il pennacchio di fumo, prodotti di fissione radioattiva e detriti dal nucleo e dall’edificio si è alzato fino a circa 1 km nell’aria. I detriti più pesanti nel pennacchio sono stati depositati vicino al sito, ma i componenti più leggeri, inclusi i prodotti di fissione e praticamente tutto l’inventario di gas nobile sono stati spinti dal vento prevalente a nord-ovest dell’impianto.

Gli incendi sono scoppiati in ciò che restava dell’edificio dell’Unità 4, dando origine a nuvole di vapore e polvere, e sono scoppiati incendi anche sul tetto della sala turbine adiacente e in vari depositi di gasolio e materiali infiammabili. Erano necessari oltre 100 vigili del fuoco dal sito e chiamati da Pripyat, ed è stato questo gruppo che ha ricevuto la più alta esposizione alle radiazioni e ha subito le maggiori perdite di personale. Un primo gruppo di 14 vigili del fuoco è arrivato sul luogo dell’incidente alle 01:28. I rinforzi sono stati portati fino alle 4:00 circa, quando erano disponibili 250 vigili del fuoco e 69 vigili del fuoco hanno partecipato alle attività di controllo antincendio. Alle 2:10 i più grandi incendi sul tetto della sala macchine erano stati spenti, mentre alle 2:30 i più grandi incendi sul tetto della sala del reattore erano sotto controllo. Questi fuochi sono stati spenti entro le 05:00 dello stesso giorno, ma a quel punto era iniziato il fuoco della grafite. Molti vigili del fuoco hanno aggiunto alle loro considerevoli dosi rimanendo in servizio sul posto. L’intenso fuoco di grafite è stato responsabile della dispersione di radionuclidi e frammenti di fissione in alto nell’atmosfera. Le emissioni sono continuate per una ventina di giorni, ma sono state molto più basse dopo il decimo giorno in cui l’incendio di grafite è stato finalmente estinto.

Il fuoco della grafite

Sebbene gli incendi convenzionali nel sito non abbiano posto particolari problemi antincendio, i vigili del fuoco hanno sostenuto dosi di radiazioni molto elevate, provocando 31 morti. Tuttavia, il fuoco del moderatore di grafite era un problema speciale. Esisteva pochissima esperienza nazionale o internazionale sulla lotta agli incendi di grafite, e c’era un timore molto reale che qualsiasi tentativo di estinguerla potesse comportare un’ulteriore dispersione dei radionuclidi, forse mediante la produzione di vapore, o addirittura provocare un’escursione di criticità nel combustibile nucleare.

È stata presa la decisione di stratificare il fuoco di grafite con grandi quantità di materiali diversi, ciascuno progettato per combattere una caratteristica diversa del fuoco e il rilascio radioattivo. Le prime misure adottate per controllare il fuoco e le emissioni di radionuclidi consistevano nello scaricare nel cratere composti che assorbono neutroni e materiale per il controllo del fuoco risultante dalla distruzione del reattore. La quantità totale di materiali scaricati nel reattore è stata di circa 5000 t di cui circa 40 t di composti di boro, 2400 t di piombo, 1800 t di sabbia e argilla e 600 t di dolomite, oltre a fosfato di sodio e liquidi polimerici (Bu93). Il 27 aprile sono state scaricate circa 150 t di materiale, seguite da 300 t il 28 aprile, 750 t il 29 aprile, 1 500 t il 30 aprile, 1900 t il 1 maggio e 400 t il 2 maggio. Sono stati effettuati circa 1800 voli in elicottero per scaricare materiali sul reattore.

Durante i primi voli, l’elicottero è rimasto fermo sopra il reattore mentre scaricava materiali. Poiché le dosi ricevute dai piloti dell’elicottero durante questa procedura erano troppo elevate, si è deciso di scaricare i materiali mentre gli elicotteri viaggiavano sul reattore. Questa procedura ha causato un’ulteriore distruzione delle strutture in piedi e ha diffuso la contaminazione. Il carburo di boro è stato scaricato in grandi quantità dagli elicotteri per fungere da assorbitore di neutroni e prevenire qualsiasi nuova reazione a catena. La dolomite è stata aggiunta anche per fungere da dissipatore di calore e fonte di anidride carbonica per soffocare il fuoco. Il piombo era incluso come assorbitore di radiazioni, così come sabbia e argilla che si sperava avrebbero impedito il rilascio di particolato. Sebbene in seguito sia stato scoperto che molti di questi composti non sono stati effettivamente rilasciati sul bersaglio,

L’ulteriore sequenza di eventi è ancora speculativa, sebbene chiarita con l’osservazione del danno residuo al reattore. Si suggerisce che i materiali del nucleo fuso si siano depositati sul fondo dell’albero del nucleo, con il combustibile che forma uno strato metallico sotto la grafite. Lo strato di grafite ha un effetto filtrante sul rilascio di composti volatili. Ma dopo la combustione senza l’effetto filtrante di uno strato di grafite superiore, il rilascio di prodotti di fissione volatili dal combustibile potrebbe essere aumentato, ad eccezione dei prodotti di fissione non volatili e degli attinidi, a causa della ridotta emissione di particolato. Il giorno 8 dopo l’incidente, il corium si è sciolto attraverso lo scudo biologico inferiore ed è fluito sul pavimento. Questa ridistribuzione del corium avrebbe potenziato i rilasci di radionuclidi e, a contatto con l’acqua, il corium avrebbe prodotto vapore,

Entro il 9 maggio, l’incendio di grafite era stato estinto e sono iniziati i lavori su una massiccia lastra di cemento armato con un sistema di raffreddamento integrato sotto il reattore. Ciò ha comportato lo scavo di una galleria da sotto l’Unità 3. Circa quattrocento persone hanno lavorato a questa galleria che è stata completata in 15 giorni, consentendo l’installazione della soletta in calcestruzzo. Questa lastra non sarebbe solo utile per raffreddare il nucleo, se necessario, ma fungerebbe anche da barriera per impedire la penetrazione di materiale radioattivo fuso nelle acque sotterranee.

In sintesi

L’incidente di Chernobyl è stato il prodotto di una mancanza di “cultura della sicurezza”. Il design del reattore era scadente dal punto di vista della sicurezza e spietato per gli operatori, entrambi provocavano uno stato operativo pericoloso. Gli operatori non sono stati informati di ciò e non erano a conoscenza del fatto che il test eseguito avrebbe potuto portare il reattore in condizioni esplosive. Inoltre, non hanno rispettato le procedure operative stabilite. La combinazione di questi fattori provocò un incidente nucleare di massima gravità in cui il reattore fu completamente distrutto nel giro di pochi secondi.

 
Incidente di Chernobyl: sequenza semplificata di eventi
La sequenza di eventi che segue è stata compilata a seguito di una revisione di un gran numero di segnalazioni e rappresenta quella che è considerata la sequenza di eventi più probabile, ma permangono alcune incertezze.
 
25 aprile: Preludio
  
01:06È iniziato lo spegnimento programmato del reattore. È iniziato il graduale abbassamento del livello di potenza
03:47Abbassamento della potenza del reattore interrotto a 1600 MW (termico).
14:00Il sistema di raffreddamento del nucleo di emergenza (ECCS) è stato isolato (parte della procedura di test) per evitare che interrompesse il test in un secondo momento.
 Il fatto che l’ECCS sia stato isolato non ha contribuito all’incidente; tuttavia, se fosse stato disponibile, avrebbe potuto ridurre leggermente l’impatto.
 
14:00  La potenza doveva essere ulteriormente ridotta; tuttavia, il controllore della rete elettrica di Kiev ha chiesto all’operatore del reattore di continuare a fornire elettricità per consentire di soddisfare la domanda. Di conseguenza, il livello di potenza del reattore è stato mantenuto a 1600 MW(t) e l’esperimento è stato ritardato.
 Senza questo ritardo, il test sarebbe stato condotto durante il “turno diurno”.
 
23:10È iniziata la riduzione della potenza.
24:00Cambio di turno.
 
26 aprile: preparazione per la prova
 
00:05Il livello di potenza è stato ridotto a 720 MW(t) e ha continuato a ridursi.
 È ora riconosciuto che il livello operativo sicuro per una configurazione pre-incidente RBMK era di circa 700 Mwt a causa del coefficiente di vuoto positivo.
 
00:28Il livello di potenza era ora di 500 MW(t).
 Il controllo è stato trasferito dal sistema di regolazione locale a quello automatico. O l’operatore non ha fornito il segnale “mantieni la potenza al livello richiesto” o il sistema di regolazione non ha risposto a questo segnale. Ciò ha portato a un inaspettato calo di potenza, che è sceso rapidamente a 30 MW(t).
 
00:32(tempo approssimativo). In risposta, l’operatore ha ritirato una serie di barre di controllo nel tentativo di ripristinare il livello di potenza.
 Le procedure di sicurezza della stazione richiedevano l’approvazione del capo ingegnere per far funzionare il reattore con meno dell’equivalente effettivo di 26 barre di controllo. Si stima che in questo momento nel reattore fosse rimasto meno di questo numero.
 
01:00La potenza del reattore era salita a 200 MW(t).
01:03Una pompa aggiuntiva è stata inserita nel circuito di raffreddamento sinistro per aumentare il flusso d’acqua al nucleo (parte della procedura di prova).
01:07Una pompa aggiuntiva è stata inserita nel circuito di raffreddamento di destra (parte della procedura di prova).
 Il funzionamento di pompe aggiuntive ha rimosso il calore dal nucleo più rapidamente. Ciò ha ridotto il livello dell’acqua nel separatore di vapore.
 
01:15I sistemi automatici di scatto al separatore di vapore sono stati disattivati ​​dall’operatore per consentire il funzionamento continuato del reattore.
01:18L’operatore ha aumentato il flusso dell’acqua di alimentazione nel tentativo di risolvere i problemi nel sistema di raffreddamento.
01:19Alcune aste di comando manuali sono state ritirate per aumentare la potenza e aumentare la temperatura e la pressione nel separatore di vapore.
 La politica operativa richiedeva che un equivalente minimo effettivo di 15 barre di controllo manuale fosse inserito nel reattore in ogni momento. A questo punto è probabile che il numero delle canne manuali sia stato ridotto a meno di questo (probabilmente otto). Tuttavia, erano presenti barre di controllo automatiche, aumentando così il numero totale.
 
01:21:40Portata dell’acqua di alimentazione ridotta al di sotto del normale dall’operatore per stabilizzare il livello dell’acqua del separatore di vapore, diminuendo la rimozione del calore dal nucleo.
01:22:10Iniziò la generazione spontanea di vapore nel nucleo.
01:22:45Le indicazioni ricevute dall’operatore, sebbene anormali, davano l’impressione che il reattore fosse stabile.
 
Il test
 
01:23:04Le valvole di alimentazione della turbina sono state chiuse per avviare la turbina per inerzia. Questo fu l’inizio del test vero e proprio.
01:23:10Aste di comando automatiche estratte dal nucleo. Un prelievo di circa 10 secondi era la risposta normale per compensare una diminuzione della reattività in seguito alla chiusura delle valvole di alimentazione della turbina.
 Solitamente tale diminuzione è causata da un aumento della pressione nel sistema di raffreddamento e da una conseguente diminuzione della quantità di vapore nel nucleo. La prevista diminuzione della quantità di vapore non si è verificata a causa della riduzione dell’acqua di alimentazione al nucleo.
 
01:23:21La produzione di vapore è aumentata al punto che, a causa del coefficiente di vuoto positivo del reattore, un ulteriore aumento della produzione di vapore comporterebbe un rapido aumento della potenza.
01:23:35Il vapore nel nucleo inizia ad aumentare in modo incontrollabile.
01:23:40Il pulsante di emergenza (AZ-5) è stato premuto dall’operatore. Le barre di controllo hanno iniziato a entrare nel nucleo.
 L’inserimento delle aste dall’alto ha concentrato tutta la reattività nella parte inferiore del nucleo.
 
01:23:44La potenza del reattore è salita a un picco di circa 100 volte il valore di progetto.
01:23:45I pellet di carburante hanno iniziato a frantumarsi, reagendo con l’acqua di raffreddamento per produrre un impulso di alta pressione nei canali del carburante.
01:23:49Rotti i canali del carburante.
01:24Si sono verificate due esplosioni. Uno era un’esplosione di vapore; l’altro derivava dall’espansione dei vapori di carburante.
 Le esplosioni hanno sollevato il cappuccio del palo, consentendo l’ingresso dell’aria. L’aria ha reagito con i blocchi moderatori di grafite per formare monossido di carbonio. Questo gas infiammabile si è acceso e ne è derivato un incendio nel reattore.
 
Successivamente, nell’arco di nove giorni:
Circa 8 delle 140 tonnellate di combustibile, che conteneva plutonio e altri materiali altamente radioattivi (prodotti di fissione), sono state espulse dal reattore insieme a una parte del moderatore di grafite, anch’esso radioattivo. Questi materiali erano sparsi per il sito. Inoltre, sia dall’esplosione che durante il successivo incendio sono stati rilasciati vapori di cesio e iodio.

EFFETTI SULLA SALUTE STIMATI A LUNGO TERMINE DELL’INCIDENTE DI CHERNOBYL

aprile 1996

Autore principale:
Elizabeth CARDIS
International Agency for Research on Cancer, Lione, Francia

Astratto

A parte il drammatico aumento del cancro alla tiroide nelle persone esposte da bambini, non ci sono prove fino ad oggi (1996) di un impatto importante sulla salute pubblica a causa dell’esposizione alle radiazioni dovuta all’incidente di Chernobyl nei tre paesi più colpiti (Bielorussia, Russia e Ucraina).

Sebbene siano stati riportati alcuni incrementi nella frequenza del cancro nelle popolazioni esposte, questi risultati sono difficili da interpretare, principalmente a causa delle differenze nell’intensità e nel metodo di follow-up tra le popolazioni esposte e la popolazione generale con cui vengono confrontati. Se l’esperienza dei sopravvissuti al bombardamento atomico del Giappone e di altre popolazioni esposte è applicabile, l’impatto radiologico maggiore dell’incidente saranno i casi di cancro. Il numero totale di tumori in eccesso nel corso della vita sarà maggiore tra i “liquidatori” (operatori di emergenza e recupero) e tra i residenti di territori “contaminati”, dell’ordine da 2000 a 4600 in ciascun gruppo (la dimensione delle popolazioni esposte è 200.000 liquidatori e 6.800.000 residenti di aree ‘contaminate’).

Tuttavia, le esposizioni per le popolazioni dovute all’incidente di Chernobyl sono diverse (per tipo e schema) da quelle dei sopravvissuti al bombardamento atomico del Giappone (e le dosi ricevute all’inizio dell’incidente non sono ben note). Le previsioni derivate dagli studi su queste popolazioni sono quindi incerte. Infatti, sebbene fosse previsto un aumento dell’incidenza del cancro alla tiroide nelle persone esposte da bambini a seguito dell’incidente di Chernobyl, l’entità dell’aumento non era prevista.

Sono passati solo dieci anni dall’incidente. È essenziale, quindi, che il monitoraggio della salute della popolazione continui al fine di valutare l’impatto sulla salute pubblica dell’incidente, anche se l’eventuale aumento dell’incidenza dei tumori a seguito dell’esposizione alle radiazioni dovuto all’incidente di Chernobyl, salvo per la leucemia tra i liquidatori e il cancro alla tiroide, dovrebbe essere difficile da rilevare. Sono inoltre necessari studi su popolazioni e malattie selezionate per studiare gli effetti osservati o previsti; studi accurati possono in particolare fornire importanti informazioni sull’effetto del tasso di esposizione e del tipo di esposizione nell’intervallo di dose medio-bassa e sui fattori che possono modificare gli effetti delle radiazioni. Come tale,

Documento di base n. 3 da:
One Decade After Chernobyl – Riassumendo le conseguenze dell’incidente, Atti della conferenza internazionale, Vienna, aprile 1996, sponsorizzato da UE, IAEA e OMS. La sintesi dei risultati di questa conferenza congiunta è disponibile sul web.


Effetti sulla salute dell’incidente di Chernobyl – Fatti e cifre dell’OMS

novembre 1995

L’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) ha pubblicato una sintesi dei principali risultati della conferenza internazionale del novembre 1995 a Ginevra sulle conseguenze per la salute del disastro di Chernobyl e ha chiesto ulteriori ricerche in futuro.

Intervenendo al termine della conferenza, il dottor Wilfried Kreisel, direttore esecutivo dell’OMS responsabile per la salute e l’ambiente, ha dichiarato: “L’eredità rimarrà con noi per molto tempo sotto forma di malattie indotte dalle radiazioni e disturbi psicosomatici. faremo un disservizio se non riusciamo a trarre benefici per l’umanità da questa monumentale tragedia umana. Se la storia non vuole ripetersi, dovremmo imparare molto bene le lezioni di Chernobyl”.

Il dottor Kreisel ha affermato che uno dei principali risultati della conferenza è stato quello di stabilire un consenso scientifico sulle note conseguenze per la salute dell’incidente. All’inizio del 1995 ha respinto come “finzione” le affermazioni di funzionari ucraini secondo cui più di 100.000 persone erano morte a causa dell’incidente, dicendo che il bilancio delle vittime accertato fino a quel momento era di circa 40. Ha detto che 30 di quelle morti erano dovute all’esposizione diretta al tempo, e fino ad oggi c’erano stati circa 10 casi fatali di cancro alla tiroide indotto da radiazioni.

Per quanto riguarda i principali risultati della conferenza, il comunicato dell’OMS recita:
“Gli scienziati presenti alla conferenza hanno individuato tre aree principali di preoccupazione: il forte aumento dei disturbi psicologici, in particolare tra gli addetti al recupero degli incidenti e le persone che vivono nelle aree altamente contaminate; l’impatto sulla salute di l’incidenza del cancro della tiroide tra i bambini e futuri tumori che potrebbero verificarsi nelle persone, in particolare la leucemia, il cancro al seno, il cancro alla vescica e le malattie renali.

“C’è un netto aumento del cancro alla tiroide, soprattutto nei bambini ma anche negli adolescenti, dopo l’incidente di Chernobyl, con quasi 400 casi in Bielorussia, 220 casi in Ucraina e 62 casi nella Federazione Russa. Questi tumori sono estremamente aggressivi e localmente Invasivo. Vi sono forti prove circostanziali che un aumento dei tumori della tiroide in questi tre paesi sia dovuto alla ricaduta radioattiva seguita all’incidente di Chernobyl. Ciò è dimostrato da:

  • La distribuzione geografica dei casi, che si sovrappone a quella del pennacchio radioattivo
  • L’andamento temporale: i tassi di cancro alla tiroide nei bambini e negli adolescenti erano bassi e stabili fino al 1990 circa, ma da allora sono aumentati notevolmente. L’aumento è evidente nella popolazione dei bambini nati prima dell’incidente. Tra quelli concepiti in seguito, i tassi sono simili a quelli osservati prima dell’incidente
  • I risultati di uno studio caso-controllo condotto in Bielorussia”.

“Sebbene, finora, non vi sia stato un aumento statisticamente misurabile della leucemia e di altre malattie del sangue simili, gli scienziati avvertono che il picco potrebbe verificarsi nei prossimi anni, accompagnato da una maggiore incidenza di cancro al seno, cancro della vescica e malattie renali Rapporti preliminari sullo stato di salute degli addetti al recupero degli infortuni indicano che l’aumento comincia a manifestarsi.

“I partecipanti alla conferenza hanno concluso che gli effetti psicosociali sono un’area prioritaria, che dovrebbe essere affrontata in modo molto più serio sia dai tre Stati colpiti che dalla comunità internazionale. Somiglianze nei modelli di comportamento da parte delle vittime e popolazioni non colpite sono state osservate tra i sopravvissuti alla bomba giapponese e quelli colpiti dalla ricaduta di Chernobyl. In Giappone, i sopravvissuti alla bomba sono stati discriminati dai potenziali datori di lavoro perché avrebbero potuto contrarre il cancro in un secondo momento. Allo stesso modo, le persone sono state evacuate dalle aree contaminate per ripulire le aree dopo il Gli incidenti di Chernobyl sono stati evitati dai residenti locali perché agli sfollati sono state fornite nuove case e pensioni.

“L’evacuazione e il trasferimento di grandi gruppi di persone dopo l’incidente di Chernobyl, così come la costante preoccupazione e paura dell’esposizione alle radiazioni hanno portato a un numero crescente di disturbi di salute segnalati agli ambulatori locali. Gli studi dimostrano che mal di testa, dolori al petto, disturbi intestinali , disturbi del sonno, perdita di concentrazione e abuso di alcol sono comuni. Si tratta chiaramente di un’area prioritaria non solo per i governi e i servizi sanitari pubblici dei tre stati colpiti, ma per la comunità internazionale nel suo insieme. Un impatto psicosociale simile può essere osservati a seguito di terremoti, incendi, inondazioni e altri disastri naturali e causati dall’uomo”.

Vedi anche l’opuscolo dell’OMS Health Consequences of the Chernobyl Accident: Summary Report , pubblicato in concomitanza con la conferenza. ( ordinare dall’OMS )

Fonte: NucNet Background #18/95.


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Chernobyl – Modifiche successive all’incidente all’RBMK

marzo 2001


Chernobyl e reattori sovietici
 Appendici
 UNSCEAR Allegato J
Chernobyl – Modifiche successive all’incidente all’RBMK
Chernobyl – Coefficiente di vuoto positivo
Il nucleare in Ucraina
Reattore di grafite ad acqua leggera RBMK

Modifiche immediate alla sicurezza
Dopo l’incidente all’unità 4 di Chernobyl, la preoccupazione principale era ridurre il coefficiente di vuoto positivo. Tutti i reattori RBMK operativi, quindi nell’ex Unione Sovietica, hanno implementato le seguenti modifiche per migliorare la sicurezza operativa:

  • Per migliorare il margine di reattività operativa il numero effettivo di barre di comando manuali è stato aumentato da 30 a 45.
  • L’installazione di 80 assorbitori aggiuntivi nel nucleo per inibire il funzionamento a bassa potenza.
  • Un aumento dell’arricchimento del carburante dal 2% al 2,4% per mantenere il consumo di carburante con l’aumento dell’assorbimento di neutroni.

Questi fattori hanno ridotto il coefficiente di vuoto positivo da +4.5Beta [simbolo greco] a +0.7Beta [simbolo greco], eliminando la possibilità di escursione di potenza. Beta [simbolo greco] è la frazione di neutroni ritardata, ovvero i neutroni emessi con un ritardo misurabile. La considerazione successiva è stata quella di ridurre il tempo necessario per spegnere il reattore ed eliminare la reattività del vuoto positivo. I miglioramenti includono:

  • Il tempo di inserimento dell’asta Scram (spegnimento) è stato ridotto da 18 a 12 secondi.
  • La riprogettazione delle barre di comando .
  • L’installazione di un sistema scram veloce (-2Beta [simbolo greco]/2.5s).
  • Precauzioni contro l’accesso non autorizzato ai sistemi di sicurezza di emergenza.

Modifiche RBMK
Oltre alle modifiche alla sicurezza, è stato raccomandato di modificare gli RBMK, una procedura attualmente in corso presso il sito di Leningrado. L’unità 1 di Chernobyl è stata autorizzata per il funzionamento nell’ottobre 1995, a seguito di un’ampia manutenzione che includeva la rimozione di alcuni canali del carburante per valutare il metallo e alcuni adattamenti. Il processo di modifica è comunemente indicato come backfitting e consiste in:

  • Sostituzione dei canali del carburante in tutte le unità eccetto Smolensk-3.
  • Sostituzione dei collettori di distribuzione del gruppo e aggiunta delle valvole di ritegno.
  • Miglioramenti ai sistemi di raffreddamento del nucleo di emergenza.
  • Miglioramenti dei sistemi di protezione da sovrapressione della cavità del reattore.
  • Sostituzione del computer di processo, SKALA.

Chernobyl – Coefficiente di vuoto positivo

marzo 2001


Chernobyl e reattori sovietici
 Appendici
 UNSCEAR Allegato J
Chernobyl – Modifiche successive all’incidente all’RBMK
Chernobyl – Coefficiente di vuoto positivo
Il nucleare in Ucraina
Reattore di grafite ad acqua leggera RBMK

Il coefficiente di vuoto positivo è un termine spesso associato ai reattori RBMK, il tipo coinvolto nel disastro di Chernobyl. I reattori che hanno un coefficiente di vuoto positivo possono essere instabili a bassa potenza e possono subire un aumento di potenza rapido e incontrollabile. Sebbene i reattori diversi dal tipo RBMK abbiano coefficienti di vuoto positivi, incorporano caratteristiche di progettazione per prevenire il verificarsi di instabilità.

Dettagli
In un reattore raffreddato ad acqua il vapore può accumularsi per formare sacche, note come vuoti. Se viene prodotto vapore in eccesso, creando più vuoti del normale, il funzionamento del reattore viene disturbato, perché

  • l’acqua è un refrigerante più efficiente del vapore
  • l’acqua funge da moderatore e assorbitore di neutroni mentre il vapore no.

Si dice che un reattore abbia un coefficiente di vuoto positivo se i vuoti di vapore in eccesso portano a una maggiore generazione di energia e un coefficiente di vuoto negativo se i vuoti di vapore in eccesso portano a una diminuzione della potenza. Il coefficiente è semplicemente una misura della velocità di cambiamento di stato del reattore.

Quando il coefficiente di vuoto è positivo, la potenza può aumentare molto rapidamente perché qualsiasi aumento di potenza che si verifica porta ad una maggiore generazione di vapore, che a sua volta porta ad un ulteriore aumento di potenza. Tali aumenti sono, quindi, molto difficili da controllare.

Quando il coefficiente di vuoto è negativo, la generazione di vapore in eccesso tenderà a spegnere il reattore. Questo, ovviamente, non è un problema di sicurezza.

La maggior parte dei reattori di potenza in esercizio nel mondo hanno coefficienti di vuoto negativi. In quei reattori in cui lo stesso circuito dell’acqua funge sia da moderatore che da refrigerante, la generazione di vapore in eccesso riduce il rallentamento dei neutroni necessario per sostenere la reazione a catena nucleare. Ciò comporta una riduzione della potenza.

In alcuni modelli di reattore, tuttavia, il moderatore e il refrigerante si trovano in circuiti separati o sono di materiali diversi. In questi reattori, il vapore in eccesso riduce il raffreddamento del reattore, ma poiché il moderatore rimane intatto, la reazione a catena nucleare continua.

In alcuni di questi reattori, in particolare l’RBMK, le proprietà di assorbimento dei neutroni dell’acqua di raffreddamento sono un fattore significativo nelle caratteristiche di funzionamento. In tali casi, la riduzione dell’assorbimento di neutroni a seguito della produzione di vapore, e la conseguente presenza di neutroni extra liberi, potenzia la reazione a catena. Questo porta a una produzione di energia in eccesso.

Questa produzione di energia in eccesso provoca un riscaldamento aggiuntivo. Il calore aggiuntivo aumenta la temperatura nel circuito di raffreddamento e viene prodotto più vapore. Più vapore significa meno raffreddamento e meno assorbimento di neutroni e il problema peggiora.

Tutto questo può accadere molto rapidamente. Se non viene fermato, ed è molto difficile fermarsi perché si autoalimenta, ci sarà il tipo di evento accaduto all’unità 4 di Chernobyl.

Per evitare problemi con il coefficiente di vuoto positivo ci sono due approcci. O le caratteristiche del reattore possono essere modificate per ridurre il coefficiente di vuoto positivo o possono essere forniti sistemi che spegneranno il reattore molto rapidamente se viene rilevato un aumento di potenza.

Dal disastro di Chernobyl, il design del reattore RBMK è stato modificato e le unità sono state adattate per proteggerle dagli effetti del coefficiente di vuoto positivo.


Chernobyl – RBMK

marzo 2001


Chernobyl e reattori sovietici
 Appendici
 UNSCEAR Allegato J
Chernobyl – Modifiche successive all’incidente all’RBMK
Chernobyl – Coefficiente di vuoto positivo
Il nucleare in Ucraina
Reattore di grafite ad acqua leggera RBMK

L’RBMK progettato dai sovietici è un reattore ad acqua pressurizzata con canali del carburante individuali e che utilizza acqua normale come refrigerante e grafite come moderatore. È molto diverso dalla maggior parte degli altri progetti di reattori di potenza in quanto è stato concepito e utilizzato sia per il plutonio che per la produzione di energia. La combinazione di moderatore di grafite e refrigerante ad acqua non si trova in altri reattori di potenza. È stato dimostrato che le caratteristiche di progettazione del reattore, nell’incidente di Chernobyl, causano instabilità a bassa potenza. Ciò era dovuto principalmente al design dell’asta di controllo ea un coefficiente di vuoto positivo . Una serie di modifiche significative al designora sono stati creati per affrontare questi problemi.

Barre di combustibile I
pellet di ossido di uranio arricchito sono racchiusi in un tubo di zircaloy lungo 3,65 m, che forma una barra di combustibile. Due gruppi di 18 barre di combustibile sono disposte cilindricamente in un carrello per formare un gruppo di combustibile di circa 10 m di lunghezza. Questi gruppi di combustibile possono essere sollevati dentro e fuori dal reattore meccanicamente, consentendo il rifornimento di combustibile mentre il reattore è in funzione.

  1. Tubi a pressione
    All’interno del reattore ogni gruppo di combustibile è posizionato nel proprio tubo o canale a pressione. Ogni canale è raffreddato individualmente da acqua pressurizzata.
  2. Moderatore di grafite
    Una serie di blocchi di grafite circondano, e quindi separano, i tubi di pressione. Agiscono come moderatori per rallentare i neutroni rilasciati durante la fissione. Ciò è necessario per mantenere la fissione continua. La conduttanza del calore tra i blocchi è migliorata da una miscela di elio e azoto gassoso.
  3. Aste di controllo
    Le barre di controllo in carburo di boro assorbono i neutroni per controllare la velocità di fissione. Poche aste corte, inserite verso l’alto dal fondo del nocciolo, anche la distribuzione della potenza attraverso il reattore. Le aste di comando principali sono inserite dall’alto verso il basso e forniscono un controllo automatico, manuale o di emergenza. Le aste automatiche sono regolate dal feedback dei rilevatori interni. In caso di deviazione dai normali parametri operativi (ad es. aumento del livello di potenza del reattore), le barre possono essere lasciate cadere nel nucleo per ridurre o arrestare l’attività del reattore. Un certo numero di barre normalmente rimangono nel nucleo durante il funzionamento.
  4. Liquido
    di raffreddamento Due sistemi di raffreddamento ad acqua separati, ciascuno con quattro pompe, fanno circolare l’acqua attraverso i tubi a pressione. Il novantacinque percento del calore della fissione viene trasferito al liquido di raffreddamento. C’è anche un sistema di raffreddamento del nucleo di emergenza che entrerà in funzione se uno dei circuiti del liquido di raffreddamento viene interrotto.
  5. Separatore
    di vapore Il vapore del liquido di raffreddamento riscaldato viene inviato alle turbine per produrre elettricità nel generatore. Il vapore viene quindi condensato e reimmesso nel refrigerante circolante.
  6. Contenimento
    Il nucleo del reattore si trova in una cavità rivestita di cemento che funge da scudo contro le radiazioni. Lo scudo superiore o cappuccio del palo sopra il nucleo, è realizzato in acciaio e supporta i gruppi di carburante. I separatori di vapore dei sistemi di raffreddamento sono alloggiati in propri schermi di cemento.

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