di Piero Giuseppe Goletto
È terribilmente attuale l’attacco alla centrale nucleare di Zaporizhzhia in Ucraina. Riteniamo fare cosa utile spiegando come funziona quel tipo di reattore e che differenze presenta rispetto a quelli occidentali.
Un reattore nucleare a fissione è un impianto in cui è presente un nocciolo entro il quale viene collocata una massa di combustibile (uranio, plutonio, torio) immersa in acqua (che funge da liquido di raffreddamento e da moderatore) sufficiente a innescare le reazioni nucleari.
In un reattore che utilizza come combustibile l’uranio, l’urto tra i neutroni (particelle presenti nel nucleo dell’atomo prive di carica elettrica) e gli atomi ne provoca la fissione: il nucleo di uranio 236, una volta colpito, si divide in due, un atomo di cromo 92 e un atomo di bario 141.
Con la fissione si liberano anche neutroni che possono a loro volta indurre altre fissioni innescando la cosiddetta reazione a catena che, in un reattore nucleare, permette di mantenerlo in funzione producendo energia in modo continuo e costante.
Nelle centrali nucleari il calore sviluppato dalle reazioni di fissione viene trasformato prima in energia meccanica e successivamente in energia elettrica: il vapore prodotto aziona infatti una turbina che, a sua volta, mette in moto un alternatore.
I reattori nucleari realizzati in occidente sono molto spesso del tipo PWR, cioè ad acqua pressurizzata. L’idea originale di questo tipo di reattore fu sviluppata per i sottomarini a propulsione nucleare (il primo fu USS Nautilus realizzato all’inizio degli anni 50). L’uranio è collocato in un recipiente in pressione (scafo) che contiene le barre di combustibile. Come detto il liquido utilizzato per il raffreddamento e come moderatore dei neutroni è l’acqua leggera (cioè l’acqua comune).
L’acqua esce sotto pressione a 330° C Lo scambio di calore, che avviene senza contatto diretto, è effettuato in un circuito esterno al reattore, in cui si genera vapore che viene inviato in una turbina la cui rotazione mette in moto un generatore che produce l’elettricità che viene immessa in rete. In alternativa vengono utilizzati reattori di tipo BWR in cui il vapore viene generato già all’interno del reattore.
Il reattore ucraino è invece del tipo VVER Vodo-Vodjanoj Ėnergetičeskij Reaktor ovvero "Reattore Energetico Acqua-Acqua" e funziona ad acqua pressurizzata. Le barre di combustibile del reattore sono immerse in acqua a pressione, in modo che non vi sia ebollizione alle temperature d’esercizio (intorno ai 300 gradi). Essi hanno un sistema primario con sei circuiti di refrigerazione, ognuno pompa di circolazione e generatore di vapore.
Nei reattori a pressione VVER (e anche nei PWR occidentali, come quello di Three Mile Island), quando si perde l'acqua di raffreddamento si diminuiscono le reazioni nucleari a catena perché non vengono più rallentati neutroni: in questo caso le barre di controllo rappresentano un secondo sistema di sicurezza.
Questa è una caratteristica molto diversa da quella dei reattori moderati a grafite di tipo RBMK 1000 come era il reattore di Chernobyl. Ma quando il moderatore è grafite e si perde l'acqua di raffreddamento, i neutroni continuano ad essere rallentati dalla grafite e le reazioni a catena proseguono indisturbate. In questo caso è decisivo l'inserimento rapido delle barre di controllo che assorbono neutroni, che deve avvenire in meno di due secondi.