Domande più frequenti
1) Una centrale è una bomba atomica controllata?
1b) In caso di incidente una centrale può esplodere come
una bomba atomica?
1c) Se una centrale nucleare viene bombardata il nucleo
può esplodere?
2) Che danni ha fatto Chernobyl in Italia?
3) E' facile fare una bomba
atomica?
3b) Perché solo pochi paesi hanno armi atomiche?
4) Cos'è l'uranio impoverito?
4b) E' pericoloso?
5) Alcuni cibi e alcuni
prodotti vengono trattati con radiazioni?
5b) Diventano radioattivi dopo il trattamento?
1) Una centrale è una bomba atomica controllata?
No. Una centrale nucleare
funziona in base allo stesso principio fisico, la fissione dei nuclei pesanti,
in base al quale funzionano le bombe nucleari, ma lo sfrutta in modo diverso.
In una bomba un nucleo di Uranio (o di Plutonio) fa fissione (cioè si divide)
quando viene colpito da un neutrone, emettendo in media circa due neutroni, che
vanno a colpire direttamente, con tutta la loro energia un altro nucleo, che a
sua volta si divide ed emette neutroni, che vanno a colpire altri nuclei.
Il tutto deve avvenire in pochi microsecondi, sennò il materiale si riscalda
troppo, si espande, e aumenta la distanza media tra i nuclei.
Quindi i neutroni hanno
meno possibilità di incontrare un nucleo, e di conseguenza la reazione a catena
tende a spegnersi.
La base intorno a cui viene progettata una bomba nucleare è proprio la velocità
della reazione nucleare.
In una centrale
il tutto funziona diversamente.
Un nucleo fa fissione quando viene colpito da un neutrone lento, cioè da un
neutrone che ha perso molta della sua energia. E' molto più facile che un
nucleo reagisca con un neutrone lento piuttosto che con uno veloce, e visto che
una centrale è fatta per sostenere una reazione a catena con i neutroni lenti, tutti (o quasi) i
nuclei reagiscono con neutroni lenti, e raramente interagiscono con quelli veloci.
Quindi i neutroni hanno una storia diversa. Nascono veloci dai nuclei che hanno
fatto fissione, ma prima di poter reagire con altri nuclei devono rallentare
cedendo molta della propria energia a un mezzo, detto moderatore.
Per chiarimenti vedi la parte sul
nocciolo delle centrali.
1b)
In caso di incidente una centrale può esplodere come una bomba atomica?
No. Quello che permette un'esplosione nucleare è
l'estrema rapidità con cui si succedono le reazioni nucleari, che avvengono molto
velocemente, non dando tempo
al materiale di espandersi per via dell'aumento di temperatura.
Se si riscalda un materiale qualsiasi questo tende ad espandersi. Per esempio un
termometro funziona perché il mercurio al suo interno, riscaldandosi anche di
pochi gradi, si espande.
In una esplosione nucleare l'energia viene liberata in pochi microsecondi, e
sarebbe sufficiente a vaporizzare completamente il materiale. E ovviamente un
materiale che si è vaporizzato non può funzionare, ai fini di una reazione
nucleare che dipende dal fatto di avere i nuclei abbastanza vicini da reagire
coi neutroni che vengono liberati da altri nuclei.
Quindi fondamentalmente, le reazioni nucleari avvengono in tempi molto più
rapidi di quelli che il materiale impiega ad "accorgersi" dell'energia
che gli viene ceduta. Poi l'energia si ridistribuisce e si ha l'esplosione.
In una centrale, invece visto che le reazioni avvengono
molto più lentamente, se aumenta il numero di reazioni nucleari per unità di
tempo (e quindi la potenza prodotta e la temperatura) i materiali tendono ad espandersi, e
a fare meno efficacemente il loro lavoro di combustibile e di moderatore: quindi
se aumenta troppo la temperatura, una centrale tende lentamente a spegnersi.
A volte, in certi tipi di reattori che adesso non si producono più (RBMK,
tristemente noti come "Tipo Chernobyl"),
incerti regimi di funzionamento poteva accadere che la potenza tendesse ad
aumentare con un aumento di temperatura. Questo non dà luogo ad un'esplosione nucleare,
ma ad un aumento di temperatura che fonde meccanicamente gli elementi
di combustibile.
In questo senso si parla di Fusione
del nocciolo.
In questi casi,
potrebbero verificarsi esplosioni convenzionali, dovute a reazioni chimiche ad
alta temperatura, che potrebbero far danni, e, in casi estremi, portare alla
rottura delle strutture
di contenimento ,
con conseguente emissione nell'ambiente di materiale radioattivo.
1c)
Se una centrale nucleare viene bombardata il nucleo può esplodere?
NO. Il reattore, e molti dei componenti
fondamentali legati ad esso sono contenuti
in un edificio dimensionato apposta per reggere a missili, bombe, aeroplani e
terremoti.
L'edificio di contenimento, di solito, è fatto da calcestruzzo armato spesso
almeno un metro e quaranta e da un contenitore d'acciaio spesso di solito una
ventina di centimetri.
Si può pensare quindi che il reattore sia protetto da attacchi esterni.
Lo stesso non si può dire di tutto il resto dell'impianto, che potrebbe essere
colpito da eventuali attacchi terroristici.
Ma danneggiamenti alle altre parti dell'impianto sono comunque generalmente
previsti dai piani di sicurezza di qualsiasi centrale, e, pur essendo un loro
danneggiamento una situazione complessa da gestire, molto difficilmente si
potrebbe avere fusione del nocciolo, e, in caso di fusione, molto difficilmente
si potrebbe avere una fuoriuscita significativa di materiali radioattivi dalle
strutture di contenimento.
Per altre notizie visitate la pagine sulle strutture
di contenimento
2) Che
danni ha fatto Chernobyl in Italia?
Sull'Italia è arrivata la nube di prodotti
di fissione che erano stati emessi a seguito dell'incidente.
In quei giorni abbiamo respirato un'aria in cui erano presenti molti isotopi
radioattivi, che erano tutti, tranne uno, entro le concentrazioni ritenute non
pericolose per un addetto.
Questo vuol dire che abbiamo respirato per una settimana un'aria con una
concentrazione di isotopi radioattivi minore di quelle chiunque lavori in campo
nucleare può respirare senza rischi particolari per un anno. Per i rischi
relativi a questi materiali (tra cui il plutonio, che è una delle sostanze più
tossiche esistenti per l'uomo) il problema non si pone.
L'unico isotopo fuori da questi parametri è stato lo iodio 131, che aveva una
concentrazione 50 volte superiore a quella permessa per l'aria respirata da
lavoratori addetti.
La dose che abbiamo assorbito è stata circa quella che si assorbe per una
radiografia, (meno di un millisievert)
ma meno pericolosa perché diluita in una settimana.
I media hanno diffuso dati preoccupanti sui rischi di danni a lungo termine, tra
cui leucemie e tumori alla tiroide. A distanza di 15 anni non si sono avuti
riscontri di un aumento di tumori in Italia.
Le valutazioni diffuse erano state fatte utilizzano una teoria (la LNT) che si
usa per valutare i rischi per i lavoratori esposti (es. radiologi)
approssimandoli brutalmente per eccesso. E' una teoria che, per il modo in cui
è costruita, non può essere usata per una valutazione del rischio di tumore in
seguito a esposizioni a basse dosi.
Per capirci, è come dire che se, cadendo da dieci metri di altezza ho il 50% di
probabilità di morire, scendendo da un marciapiede di 10 cm questa probabilità
è dello 0,5%.
Per ulteriori valutazioni rimando alle pagine su Chernobyl
e sui danni da radiazione.
3) E'
facile fare una bomba atomica?
Qualsiasi fisico o ingegnere nucleare con un po' di esperienza,
potrebbe, studiando un po' il problema, sistemare l'esplosivo e progettare gli
inneschi in modo corretto e in tempi abbastanza brevi.
Addirittura si trovano in giro sulla rete dei veri libri sulla fisica e
ingegneria delle armi nucleari.
La vera difficoltà nel costruire una bomba atomica non è sapere come fare una volta reperito il materiale,
(problema abbastanza semplice, in realtà) ma è reperire il
materiale.
Una bomba atomica può usare come
esplosivo sue tipi di materiali: o uranio arricchito ad altissime
percentuali o del plutonio 239, ancora più reattivo dell'uranio.
L'uranio ha due isotopi, il 235 e il 238: di questi fa fissione solo il 235.
L'uranio naturale ha lo 0,73% di uranio 235. Per le centrali molto spesso si usa
arricchito al 3%.
Si può iniziare a pensare a bombe solo con uranio arricchito
oltre il 25%. Il fatto è che, mentre il combustibile nucleare gira senza enormi
problemi, materiale così arricchito è controllatissimo e ovviamente
introvabile. Inutile dire che lo stesso vale per il Plutonio.
3b)
Perché solo pochi paesi hanno armi nucleari?
Il problema di fabbricare armi nucleari
è fondamentalmente la reperibilità del materiale.
Per avere uranio arricchito servono impianti di arricchimento, che sono impianti
complessi, costosissimi, e che o consumano quantità spaventose di energia
elettrica o richiedono tecnologie molto complesse, e ovviamente, tenute segrete.
Per avere plutonio servono delle centrali nucleari, e impianti per ritrattare il
combustibile una volta uscito dal reattore. Inutile dire che gli impianti
di arricchimento, gli impianti nucleari e gli impianti di riprocessamento
sono impianti enormi, complessi e dispendiosi sia livello economico che di formazione del personale.
Questo richiede uno grosso sforzo in termini di investimenti e di tempo, e pochi
paesi possono permettersi cose simili.
India e Pakistan per esempio, hanno impiegato almeno quindici anni nello
sviluppo di un programma nucleare, e si sospetta che non sarebbero riusciti
senza l'aiuto di qualche potenza nucleare già affermata.
L'uranio naturale è formato
principalmente da due isotopi, l'uranio 235 e l'uranio 238.
Il 235 è fissile, cioè fa fissione, ed è quello che viene bruciato nelle
centrali.
Quindi, generalmente nelle centrali non si usa uranio naturale, ma uranio
arricchito, cioè uranio in cui sia stata aumentata la concentrazione del 235.
Si usano quindi grosse quantità di uranio naturale, e si toglie il più
possibile il 235 da una parte di esso per concentrarla in un'altra parte che poi
andrà in centrale.
Quello che resta, quasi tutto 238, è l'uranio impoverito.
L'uranio impoverito, per le sue
proprietà meccaniche (altissima densità), è molto usato in alcune
applicazioni.
Dal punto di visto radioprotezionistico non è considerato pericoloso, vista la
sua bassissima attività.
L'uranio impoverito emette particelle alfa, che vengono fermate da 3 cm di aria.
Non è quindi pericoloso dal punto di vista dell'irraggiamento esterno.
In pratica, potremmo star seduti su una sedia di uranio senza particolari
conseguenze.
Il fatto è che può essere pericoloso se respirato o ingerito, visto che le
particelle alfa, che verrebbero altrimenti fermati dallo strato corneo della
pelle, andrebbero a colpire direttamente i tessuti.
In realtà l'uranio impoverito è più pericoloso dal punto di vista chimico, in quanto metallo
pesante, che dal punto di vista della radioattività in quanto emettitore alfa.
5)
Alcuni cibi e alcuni prodotti vengono trattati con radiazioni?
L'irraggiamento con raggi
Gamma è la norma per molti prodotti alimentari e per molti prodotti medicali.
Molte volte, per esempio, si irraggiano le patate per non farle germogliare, si
irraggia il grano per uccidere eventuali larve di insetti...
E molte volte si sterilizzano i prodotti medicali usa-e-getta (e non solo) con
raggi gamma.
Questi trattamenti hanno molti vantaggi: lasciano inalterati i valori nutritivi
dei cibi, ne aumentano i tempi di conservazione senza additivi chimici, e
sterilizzano in profondità senza lasciare residui
tossici come può invece avvenire con altri metodi
5b) Diventano radioattivi dopo il trattamento?
No. l'irraggiamento viene fatto o con raggi
gamma o con elettroni che abbiano un'energia sufficientemente alta da penetrare
nel materiale, ma abbastanza bassa da non rendere radioattivo il
materiale.
In pratica quello che si fa funziona sullo stesso principio di una radiografia.
Oltretutto, se si rischiasse di attivare il materiale, si perderebbero gran
parte dei
vantaggi del trattamento con radiazioni, che stanno soprattutto nella
grande "pulizia" del procedimento