Il 26 aprile 1986 il disastro di Chernobyl e la sua eredità anche da noi quarant'anni dopo. Lo studio di Pieremilio Priori

Il professor Piermilio Priori, cremonese è uno massimi esperti in tema di radioprotezione. membro della Commissione ministeriale di Esperti per il controllo delle istituzioni locali sulla centrale di Caorso, dal 1978 al 1991 (anno dello scioglimento della commissione). Il professor Priori ha preparato uno studio completo su Chernòbyl (che invierà via mail facendone richiesta a Cremonasera), di cui pubblichiamo a puntate alcuni stralci.

 

Cercando di ripercorrere quel 1986, ho riletto quanto scrissi per l'occasione allora e per qualche anno dopo. Mi sono confrontato con ciò che periodicamente nel tempo ha invaso i media ed ho fatto il punto dello stato delle cose, pensando anche a come saranno gli anni prossimi.

Ne è uscita una ricerca che dedico: nel ricordo e per riconoscenza, a coloro, noti o non noti, dei territori vicini, che si sono prodigati a costo anche della vita per contenere le conseguenze dell'incidente ed alle loro mamme, mogli, compagne, fidanzate, figlie e figli, che hanno sofferto, soffrono, soffriranno per le conseguenze di quel terrificante disastro; per riconoscenza, a coloro dei territori lontani, che si sono occupati di intervenire per mitigare gli effetti sanitari; ma soprattutto, perché possano ricordare, alle generazioni future, ai miei nipotini, i quali dovranno vivere in un mondo dove sarà presente l'energia nucleare pacifica, che si confida sarà sicura e pulita. Due speranze. Che quanto c'è in quello scritto sia utile al dibattito che verrà sul nucleare civile, non più rimandabile dati gli ultimi quotidiani sviluppi, ma anche un monito di come l'Uomo rende la Scienza, con la Tecnologia che ne deriva,  "cattiva"  quando la vuole usare per propria bramosia oppure con propria inadeguatezza. Che la lettura possa iniziare ad impostare in molti, una seria, diffusa "cultura dell'emergenza", della prevenzione, della protezione, che manca ancora nonostante numerosi incidenti occorsi ad impianti industriali di ogni tipo o nonostante lo scenario non più ipotetico di atti "idioti violenti "da parte di altrettanti "violenti idioti".

Nello specifico: ieri Chernòbyl, domani Zaporizja; ieri una esplosione dall'interno non voluta, domani una dall'esterno voluta (campo di battaglia). Oppure su obiettivi come i centri nucleari iraniani o israeliani.

A ciò si aggiunge il timore per la perdita del sarcofago che già è stato bucato (poi riparato) da un drone russo il 14 febbraio 2025.

 

La Centrale

Chernòbyl è sinonimo dell’incidente avvenuto nella “stazione elettrica atomica di Chernobyl in nome di V. I. Lenin” -come si legge sull’edificio all’ingresso- alle 01:23:45, ora locale, del 26 aprile 1986 in seguito alla esplosione del reattore 4, il più giovane.

È ritenuto il più grave incidente della storia dell'energia nucleare civile e l'unico, insieme a quello di Fukushima del 2011, ad essere classificato al settimo livello, il massimo, della scala di catastroficità, oltre che il più costoso della storia; più di 700 miliardi di dollari USA, e che ha impegnato per la sua gestione oltre mezzo milione di persone.

La centrale -identificata come ChNPP o CNPP- era composta da 4 unità: Unità 1, inaugurata il 26 settembre 1977, ma in produzione commerciale dal 1978, chiusa nel 1996; Unità 2, 1979-91; Unità 3, 1982-2000; Unità 4 dal 1984, chiusa, per distruzione, nel 1986. Altri due reattori, numerati come 5 e 6, che riprendevano gli stessi progetti dei precedenti, erano in costruzione a poca distanza dal primo gruppo; mentre sulla sponda opposta, la sinistra, del fiume Prypiat era ipotizzata la realizzazione di altri sei reattori. Con quei 12 reattori, la centrale di Chernobyl (Ucraina) sarebbe stata la più potente centrale elettronucleare del mondo.

La centrale di Chernobyl dista 3 km da Prypiat (50.000 abitanti, nel 1986; zero nel 2022); 18 km da Chernobyl (13.000 abitanti, nel 1986; 1.600 nel 2022); 110 km da Kiev; 16 km dal confine con la Bielorussia; 150 km dal confine con la Russia.

Dopo la decontaminazione, furono riavviate le superstiti unità, riprendendo così la produzione di elettricità, però i problemi non finirono con il disastro al reattore numero 4. Infatti, nel 1991 divampò un incendio nel reattore numero 2 che lo danneggiò irreparabilmente ed in seguito fu dismesso.

Dopo lo scioglimento dell’URSS, la centrale passò sotto la gestione del ministero dell'energia ucraino che ereditò gli unici due reattori rimasti in funzione, restando operativi per la scarsità di energia elettrica nel paese. 

Il reattore numero 1 fu decommissionato nel novembre 1996. Il 15 dicembre del 2000, con una cerimonia ufficiale, il presidente ucraino Leonid Kuchma premette personalmente l'interruttore per lo spegnimento del reattore numero 3, cessando definitivamente ogni attività della centrale.

A Chernobyl lavorano ancora 6.000 persone, dotate di dosimetro (la giornata lavorativa è misurata non in ore ma in quantità di dose assorbita). Vivono a Slavutych, città nata proprio per accoglierli, e guadagnano 305 dollari al mese, circa 80 in più del reddito medio in Ucraina. (RaiNews.it del 25 aprile 2016). Fonte seria riporta invece: gli occupati nel 2016 sono 2.411; all’1.1.2025, per controllare la situazione dell’impianto e la sua sicurezza, in centrale sono presenti 2.244 operatori che turnano ogni 2 settimane.

I reattori sono a fissione. Il combustibile presente nel nocciolo (core) è contenuto in canali del combustibile ed è composto da una miscela di U 238 arricchito di U 235 (attorno al 2%), moderati a grafite e raffreddati ad acqua; ognuno possiede 1.000 MW di potenza elettrica, derivata da 3.200 MW di potenza termica. L’itero impianto ha potenza elettrica 4.000 MWe, il 20% di quella installata in Lombardia.

I reattori 3 e 4, i più moderni, sono accoppiati in un grande edificio e separati da una torre di raffreddamento centrale dotata di struttura esterna a traliccio; gli altri due reattori, di più vecchia costruzione, invece hanno edifici più piccoli. I locali turbine sono riuniti in un unico grande edificio, un capannone lineare a più piani attiguo a tutti i reattori, lungo circa 600 metri.

I reattori sono del tipo RBMK (Reaktor Bolshoi Moshchnosty Kanalny) ossia reattore ad alta potenza a canali, diffuso nelle centrali dell'Unione Sovietica, con dimensioni fisiche molto grandi rispetto agli standard occidentali; il suo recipiente primario è un cilindro che internamente misura 15 metri di diametro e 10 metri in altezza. Il nocciolo ha diametro 12 metri ed altezza 7 metri; è costituito da 2.500 mattoni forati di grafite (1.000 m³; 1.700 tonnellate) all’interno dei quali scorrono 1.650 canali di combustibile (canali di potenza) e 211 canali per le barre di controllo; il tutto immerso nell’acqua del circuito refrigerante.

Nella parte superiore del nocciolo è presente un grande e complesso sistema, alto quasi quaranta metri, che consente lo scarico e il carico degli elementi di combustibile anche con il reattore in funzione, sostituendo gli elementi mediante carro-ponte superiore, con accesso al nocciolo dal pavimento posto a 10 m dal culmine del nocciolo stesso.

Lo scopo del reattore era non solo la produzione di elettricità per uso civile, ma anche di plutonio per uso militare. Per aumentare l'efficienza del sistema erano state adottate soluzioni tecniche che di fatto ne diminuivano la sicurezza, così da rendere instabile, in determinate condizioni, il reattore; ad esempio, la scelta della grafite come moderatore accoppiata all'uso dell'acqua leggera come refrigerante, per facilitare la produzione di plutonio 239.

Le grandi dimensioni del reattore, inoltre, insieme alla necessità di ricambio frequente di carburante per una efficiente produzione di plutonio, portano i costruttori a non dotare questi sistemi di un vero contenitore “biologico” secondo lo schema tipico dei reattori occidentali: una barriera fisica (calcestruzzo armato) che, per le dimensioni richieste (a Caorso da 0,8 a 1,2 m di spessore), sarebbe risultata estremamente costosa, dato che l’altezza dell’edificio russo è di molto superiore ai 51 m di Caorso. Il reattore di Chernobyl non seguiva qundi una filosofia di contenimento propriamente detto, ma era a “compartimenti”. 

La grafite, i canali di potenza, i meccanismi e le barre di controllo, il refrigereante erano contenuti in un recipiente (vessel), con pareti di più di una ventina di centimetri di spessore di acciaio speciale ad alta resistenza, come quelli occidentali. Il vessel è chiuso superiormente da una piastra, non a tenuta poiché deve essere aperto molto spesso per la ricarica del combustibile, oltretutto a reattore acceso.

L’edificio non aveva alcuna delle caratteristiche che lo avrebbero reso adatto alla funzione di contenimento secondario (il contenimento primario è offerto dal vessel) in caso di incidente severo con dispersione di inquinanti radioattivi.

La funzione di moderatore (rallentatore dei neutroni) è svolta dalla grafite.

Lo spegnimento di emergenza, in « extrema ratio » del nocciolo, avviene mediante versamento di liquido

fortemente assorbitore di neutroni, il così detto veleno; non si sa se il sistema sia stato presente, tuttavia il veleno troverebbe difficoltà a disperdersi nella gran massa di grafite.

Inoltre, come fu osservato dall’IAEA dopo l'incidente, la gestione degli impianti nucleari in Unione Sovietica adottava protocolli con priorità all’aspetto economico e con trasferimento sul personale dell'impianto della responsabilità di scelte legate alla sicurezza. Di più, nella costruzione si verificavano spesso carenze strutturali e povertà di materiali usati. 

Inoltre, il reattore presentava un difetto nelle barre di controllo, poi dopo il disastro, corretto. Normalmente, inserendo le barre di controllo in un reattore nucleare si riduce la reazione, poiché esse assorbono i neutroni liberi vaganti. A Chernobyl, le barre di controllo terminano con una punta di circa 1 metro, in grafite, mentre la parte che riduce la reazione assorbendo neutroni, è in cadmio rivestita di grafite. Questo significa che quando si inseriscono le barre, la parte terminale rimpiazza l'acqua refrigerante (che assorbe neutroni, ma non li rallenta) con la grafite (che fa da moderatore di neutroni, cioè li rallenta alla energia ottimale per favorire le fissioni), così che, per pochi secondi, si ha un significativo incremento della reazione. Tale comportamento, non intuitivo, sembra fosse ignoto agli operatori della centrale, anche se l’anomalia aveva già creato problemi tre anni prima nella centrale nucleare di Ignalina, in Lituania, con un reattore dello stesso tipo.

Le differenze basilari sulla sicurezza dei reattori occidentali, che mi hanno insegnato all’università sono: gestione mediante sistemi algoritmici (oggi Intelligenza Artificiale) a prova di idiota (naturale): il sistema non accetta, rifiuta, scelte operative sbagliate secondo i protocolli; presenza di sistemi di emergenza ridondanti: c’è quello di riserva della riserva (panchina lunga, si direbbe nel calcio); resistenza a caduta di un aereo: la cupola dell’edificio (1 m di cemento armato) non viene intaccata da caduta di aereo (premonizione dell’11 settembre 2001); progettazione per tenuta a esondazioni del corpo idrico di raffreddamento ed a terremoto, in base a dati storici della zona.

Caratteristiche che ho conosciuto frequentando Arturo; soprannome del reattore di Caorso, abbinato a Zoe, la turbina ad esso accoppiata (personaggi di allora popolari fumetti statunitensi su Il Monello).

Il fatto

Il 25 aprile 1986 era programmato lo spegnimento del reattore numero 4 per normali operazioni di manutenzione; in occasione della fermata si decise di eseguire un test di sicurezza: verificare se, in assenza di alimentazione esterna, la turbina accoppiata all'alternatore potesse continuare a produrre energia elettrica per alimentare le pompe di circolazione dell’acqua di raffreddamento, sfruttando l'inerzia meccanica del gruppo turbo-alternatore anche quando il circuito di raffreddamento non producesse più vapore. Per consentire l'esperimento furono disabilitati alcuni circuiti di emergenza. Il test mirava a colmare il lasso di tempo (qualche decina di secondi) che intercorreva tra l'interruzione 

di produzione di energia elettrica del reattore e l'intervento a regime del gruppo elettrogeno diesel di emergenza. Questo avrebbe aumentato la sicurezza dell'impianto, che avrebbe provveduto da solo a far circolare la sempre necessaria acqua di raffreddamento fino ad avvenuto raggiungimento di regime del gruppo elettrogeno.

Un esperimento analogo era stato già condotto in precedenza, ma non aveva prodotto il risultato sperato. Occorreva inserire una modifica nei criteri attuativi ma le relative procedure per preparare il test non avevano ottenuto la necessaria approvazione. 

Il programma subì un ritardo: il gestore della rete elettrica della regione di Kiev, che riceveva l'energia dalla centrale, segnalò la necessità di mantenere elevata la potenza del reattore per qualche ora ancora per supplire alla carenza di fornitura di elettricità proveniente dalla centrale nucleare dell'Ucraina meridionale che, avendo avuto un guasto, aveva interrotto temporaneamente l'erogazione. Gli operatori appresero la notizia del rinvio con disappunto, essendo già stato disattivato il sistema refrigerante di emergenza. 

Ciò ha significato che, per almeno quattro ore, la sicurezza del reattore è stata decisamente limitata e che, alla luce di ciò che è avvenuto, l’impianto è stato senza refrigerazione per oltre undici ore.

Infatti, alle 16:00 si effettuò il cambio del turno in sala controllo del reattore, ma solo fino alle 24:00, dopo un nuovo cambio turno, iniziò il test con potenza 760 MWt.

La perdita di potenza del reattore andò molto oltre le intenzioni degli operatori e oltrepassò i limiti di sicurezza. 

Però, anziché interrompere il test e spegnere immediatamente il reattore come imposto dai protocolli, si decise di continuare la procedura. Con l'intento di ottenere nuovamente una potenza sufficiente per procedere, gli operatori estrassero quasi tutte le barre di controllo. Il reattore divenne così ulteriormente instabile. Tale condizione può essere stata la causa per la quale i tecnici decisero di abortire il test compiendo la manovra di spegnimento istantaneo (procedura detta SCRAM di solito ordinata a causai di un rapido e inatteso aumento di potenza) azionando il “famigerato” pulsante AZ-5.

In corrispondenza dell'inizio della manovra d'emergenza, il reattore non si spense, ma guadagnò ulteriormente potenza, in modo rapidissimo e molto oltre ogni limite di sicurezza. Fu proprio la manovra di spegnimento istantaneo mediante il pulsante AZ-5 il fattore che, in tali condizioni del reattore, causò l'esplosione. Ciò fu dovuto al già detto grave difetto di progettazione delle barre di controllo. 

Secondo il rapporto dell'agosto 1986 della Commissione governativa, gli operatori estrassero completamente dal nocciolo 205 delle 211 barre di controllo presenti, lasciandone inserite soltanto 6. Anche questa condizione -vietata dai manuali operativi che ponevano assolutamente a 26 il minimo di barre per la sicurezza del reattore- causò anziché lo spegnimento previsto, un aumento abnorme della potenza; l'improvviso surriscaldamento del nocciolo fu tale da deformare i condotti di discesa e bloccare il movimento delle barre. In 7 secondi la potenza superò 30 GWt, cioè 10 volte il massimo di targa, producendo grandi volumi di gas con pressione enorme.

Alle 1:23:45 del 26 aprile 1986, il reattore numero 4 esplose, proiettando in aria il pesantissimo coperchio di cemento e acciaio del reattore (una specie di coperchio del grosso pentolone del reattore di 1.000 tonnellate) e tranciando le tubazioni del sistema di raffreddamento, delle barre di controllo e del combustibile; il coperchio, poi, ricadde per sfortuna non orizzontalmente, ma verticalmente, sull'apertura, lasciando il recipiente del reattore scoperchiato.

Si ritiene che gran parte dell’attività del nocciolo, forse circa l'80%, sia stata espulsa dal recipiente in questa esplosione

Pochi secondi dopo, la nube di idrogeno e polvere di grafite ad altissima temperatura sprigionati dal nocciolo, entrando a contatto con l'aria, produsse una seconda e più violenta esplosione, che distrusse gran parte dell'edificio. Seguì un violento incendio di grafite, sia quella rimasta all'interno del recipiente, sia quella scagliata intorno all'edificio, i cui frammenti incandescenti appiccarono vari focolai anche alle coperture bituminose degli edifici contigui.

L'incendio durò alcune ore e disperse nell'atmosfera un'enorme quantità di isotopi radioattivi prodotti dalle reazionifissili contenuti all'interno.

Le esplosioni non furono di tipo nucleare (non si trattò di una reazione a catena incontrollata di fissione nucleare come nelle bombe atomiche) bensì furono termochimiche: il surriscaldamento del nocciolo, dovuto all'improvvisa perdita di controllo sulla reazione nucleare, portò al raggiungimento di una temperatura elevatissima che fece arrivare la pressione del vapore dell’impianto di raffreddamento a un livello esplosivo. Si erano innescate, inoltre, reazioni fra le sostanze chimiche contenute (acqua e metalli), in particolare la scissione dell'acqua in ossigeno e idrogeno, per effetto delle temperature raggiunte, che contribuirono a sviluppare i grandi volumi di gas altamente infiammabile che diedero luogo alla seconda esplosione.

L'incendio durò alcune ore e disperse nell'atmosfera un'enorme quantità di isotopi radioattivi, prodottisi dalle reazioni di fissione nel nocciolo durante il funzionamento del reattore, oltre a combustibile nucleare, barre di moderazione ed altro.

Le cause

Riguardo alle cause dell'incidente esistono due tesi: la prima, nel rapporto pubblicato dalle autorità russe nell'agosto 1986, attribuiva la responsabilità interamente agli operatori dell'impianto; la seconda, nel 1991, evidenziava, tra l’altro, un errore nella progettazione delle barre di controllo.

Un dato importante è che gli operatori della centrale ignoravano i problemi tecnici del reattore; infatti, i progettisti sapevano che il reattore in certe condizioni era pericoloso ma lo avevano nascosto intenzionalmente ai tecnici dato che le caratteristiche del reattore non dovevano essere rese note al pubblico o ad operatori civili, essendo trattate dalle autorità come questioni militari. 

Inoltre, il personale dell'impianto era composto per la maggior parte da operatori non qualificati per quel tipo di reattore e/o non aggiornato sulle caratteristiche dell’impianto: il direttore aveva esperienza di impianti a carbone; anche il capo ingegnere proveniva da impianti convenzionali; mentre il capo ingegnere dei reattori 3 e 4, e vicedirettore tecnico della centrale, aveva solo una limitata esperienza con reattori nucleari, ma piccoli, avendo lavorato come installatore di reattori in sottomarini.

Le inchieste accertano, tra l’altro, che nel suo complesso, l'evento fu il risultato di un'impressionante somma di fattori di rischio e una catena di errori e mancanze, ma anche per la scelta del personale direttivo di effettuare un rischioso "esperimento" che, essenzialmente, portò all'incidente, poiché effettuato con errori di coordinamento e manovre particolarmente incaute e/o sfortunate.

Oltretutto, il test che provocò l'incidente era stato posticipato di dieci ore rispetto all'orario programmato; ciò implicò che il personale di turno che si trovò a compierlo non era della stessa squadra che si era preparata allo scopo. Inoltre, nella lunga attesa del test, il reattore era stato mantenuto a una potenza ridotta per molte ore e durante il test la potenza del reattore venne ulteriormente abbassata fino a raggiungere condizioni instabili. 

Sembra (ma non ho trovato riscontro in altre fonti) che quel giorno fossero presenti contemporaneamente due gruppi di tecnici: quelli della centrale interessati a mantenere il reattore il più possibile in condizioni di marcia normali; quelli venuti da Mosca orientati a “forzare” il sistema il più possibile per eseguire il test sotto condizioni gravose per l’impianto. Le indagini evidenzieranno gravi errori di valutazione di entrambi i gruppi: i tecnici locali sottovalutarono irrevocabilmente l’impatto del test sulla sicurezza dell’impianto; gli operatori di Mosca non conoscevano le caratteristiche dell’impianto e neppure avevano esperienza nella sua conduzione. Il risultato è che durante le fasi cruciali dell’esperimento vennero più volte violate procedure e norme di sicurezza.
Stupisce questa “primordialità” tecnica e di sicurezza mostrata dai russi, visto che la prima vera e propria centrale nucleotermoelettrica (ad uranio lievemente arricchito, moderata a grafite, raffreddata ad acqua leggera) al mondo entrò in funzione il 27 giugno 1954 con potenza elettrica 5 MWe ad Obninsk, un centinaio di chilometri a sud-ovest da Mosca.(1-continua)