Nel secondo episodio di "Chernobyl", la miniserie della HBO sull'incidente del 1986 che è diventato il peggior disastro nucleare della storia umana, la situazione è piuttosto grave. Un grande incendio infuria tra le rovine del reattore n. 4 della centrale nucleare di Chernobyl. Un ospedale nella vicina città di Pripyat è invaso da radiazioni. Polvere radioattiva mortale si è spostata fino all'Unione Sovietica e in Svezia. L'aria sopra il reattore brilla letteralmente dove il nucleo di uranio è stato esposto. E le persone che guidano la risposta al disastro decidono di scaricare migliaia di tonnellate di sabbia e boro nel nocciolo.
Questo è molto meno ciò che è accaduto durante l'attuale disastro nell'aprile del 1986. Ma perché i primi soccorritori hanno usato sabbia e boro? E se un simile disastro nucleare dovesse verificarsi nel 2019, è ciò che i pompieri farebbero ancora?
Non vuoi davvero un fuoco all'aperto su un nucleo nucleare esposto
Esporre un nucleo nucleare in fiamme nell'aria è un problema su almeno due livelli, come ha detto a Live Science l'ingegnere del reattore nucleare e la professoressa Kathryn Huff della University of Illinois Campaign di Urbana.
Il tuo primo problema è che hai una reazione di fissione nucleare in corso. L'uranio spara neutroni, che si schiantano contro altri atomi di uranio e li dividono. Quegli atomi di uranio stanno rilasciando ancora più energia e alimentando l'intero caos caldo. Questa reazione, non più contenuta, sta anche emettendo incredibili livelli di radiazione diretta, rappresentando un pericolo mortale per chiunque cerchi di avvicinarsi.
Il tuo secondo problema correlato - e molto più grave - è che il fuoco sta liberando un sacco di fumo, polvere e detriti nell'aria. Tutto quel gunk sta uscendo da un reattore nucleare, e in parte è in realtà direttamente dal nucleo nucleare. Ciò include un assortimento di tipi (o isotopi) di elementi relativamente leggeri che si formano quando gli atomi di uranio si dividono.
"Questa è la parte pericolosa di un incidente come questo", ha detto Huff. "Questi isotopi, alcuni di loro, sono tossici per l'uomo. E alcuni di loro sono più radioattivi di quello che incontreresti nella vita di tutti i giorni. E alcuni di loro, oltre ad essere piuttosto tossici e radioattivi, sono molto mobile nell'ambiente ".
Mobile, in questo caso, significa che quegli isotopi possono entrare nei corpi degli esseri viventi per causare problemi. Prendiamo, ad esempio, lo iodio-131, un isotopo radioattivo di iodio che le cellule viventi trattano proprio come lo iodio normale.
Un pennacchio di fumo come quello di Chernobyl contiene molto iodio-131, che può andare alla deriva per centinaia di miglia. Può finire nei fiumi e farsi strada tra piante, animali e umani. Le nostre ghiandole tiroidee si basano sullo iodio e assorbiranno lo iodio-131 proprio come lo iodio normale, creando una fonte a lungo termine di radiazioni gravi all'interno del nostro corpo.
(Questo è il motivo per cui, nell'immediata conseguenza delle catastrofi nucleari, le persone nell'area colpita dovrebbero assumere pillole di iodio, riempire le riserve del loro corpo e impedire ai loro tiroidi di assorbire uno degli isotopi radioattivi.)
Sabbia e boro
Scaricare sabbia e boro (l'attuale miscela di Chernobyl comprendeva anche argilla e piombo) è un tentativo di risolvere sia il primo che il secondo problema.
La sabbia soffoca il reattore esposto, soffocando quel micidiale pennacchio di fumo. E il boro, in teoria, potrebbe reprimere la reazione nucleare.
"In un reattore nucleare, ci sono isotopi che fanno andare la reazione e isotopi che rendono la reazione lenta", ha detto Huff.
Per scatenare una reazione a catena nucleare, ha spiegato, è necessario avvicinare abbastanza isotopi radioattivi che i loro neutroni, sparando selvaggiamente nello spazio, tendono a sbattere contro altri nuclei atomici, dividendoli.
"Quando un neutrone interagisce con un isotopo, c'è una certa probabilità, a causa della struttura del suo nucleo, che assorbirà il neutrone", ha detto. "L'uranio, in particolare l'uranio-235, ha la tendenza ad assorbire il neutrone e quindi a dividersi immediatamente. Ma il boro tende ad assorbire solo il neutrone. A causa della sua struttura nucleare, ha una specie di sete di neutroni."
Quindi, scarica abbastanza boro sul nocciolo del reattore esposto n. 4, la teoria è andata e assorbirebbe così tanti di quei neutroni che sparano selvaggiamente che la reazione si fermerebbe.
Nel caso di Chernobyl, tuttavia, scaricare il boro e altri assorbitori di neutroni sul reattore si è rivelato non funzionare, in parte a causa dell'approccio ad hoc di scarico in elicottero richiesto dal progetto dell'impianto.
"L'intensa radiazione ha ucciso diversi piloti", ha riferito la BBC nel 1997, aggiungendo: "Ora è noto che, nonostante questi sacrifici, quasi nessun assorbitore di neutroni ha raggiunto il nucleo".
Tuttavia, disse Huff, il principio usato dai sovietici - assorbitori di neutroni per fermare la reazione, accoppiato con materiali per far esplodere gli isotopi radioattivi - era valido. E in caso di un disastro simile oggi, i team di risposta avrebbero adottato un approccio basato sulla stessa teoria di base.
La grande differenza, ha detto, è che le moderne centrali nucleari (almeno negli Stati Uniti) sono progettate per fare molto di quel lavoro da sole.
I reattori moderni sono molto più sicuri e molto più preparati ai problemi, ma usano ancora il boro nei loro manuali di emergenza
Huff ha sottolineato a lungo che i reattori nucleari statunitensi (e altri opportunamente avanzati) sono molto meno propensi di Chernobyl ad affrontare qualsiasi tipo di disastro - non correndo mai così caldo e operando su navi più robuste. E gli edifici stessi sono progettati per fare gran parte del lavoro per spegnere un incendio del reattore nucleare e un pennacchio radioattivo, ha aggiunto.
I moderni reattori sono dotati di spray chimici che possono allagare un edificio del reattore, facendo esplodere gli isotopi radioattivi prima che possano fuggire. E a differenza di Chernobyl, le strutture nucleari negli Stati Uniti sono interamente contenute in strutture sigillate di cemento e tondo (una rete di barre di acciaio rinforzato). Questi gusci sigillati sono troppo ingegnerizzati al punto che, almeno in teoria, nemmeno un'esplosione significativa li violerebbe. Potresti far schiantare un piccolo getto sul lato di uno di questi edifici e non esporrà il nucleo. Infatti, nell'ambito di un test, il governo degli Stati Uniti ha fatto proprio questo su una nave di contenimento vuota nel 1988. Il NRC afferma che sono ancora in corso studi sugli impatti di jet di grandi dimensioni.
Tutto ciò rende improbabile un disastro su scala di Chernobyl, sebbene l'Unione degli scienziati preoccupati scriva che le perdite di radiazioni più piccole (ma ancora pericolose) sono una vera minaccia per la quale gli Stati Uniti non sono adeguatamente preparati.
Detto questo, la Commissione per la regolamentazione nucleare degli Stati Uniti (NRC) ha, per ciascuno dei 98 reattori nucleari che operano nel paese, redatto manuali di emergenza lunghi centinaia di pagine. Queste spiegano le istruzioni su cosa dovrebbero fare i soccorritori in caso di emergenze alquanto plausibili o altamente improbabili).
Questi manuali sono disponibili in inglese sul sito web della NRC. Ecco quello per Palo Verde, una grande pianta nell'Arizona occidentale. Puoi trovare le istruzioni su quando spingere un sacco di boro nell'anima (non appena il reattore non si spegne normalmente). Ha visto cosa fare se forze ostili attaccano la pianta (tra le altre cose, inizia a preparare un'evacuazione regionale nel momento in cui diventa chiaro che le forze potrebbero causare una significativa perdita di radiazioni). E, in caso di quantità significative di materiale radioattivo che fuoriesce nell'atmosfera, dice chi dichiara un'evacuazione (governatore dell'Arizona, sulla base delle raccomandazioni dei supervisori del sito).
Quei piani non sono molto dettagliati sugli eventi in stile Chernobyl, sebbene dall'11 settembre il NRC abbia sviluppato linee guida per catastrofi più estreme. Tuttavia, ha detto Huff, combattere un incendio su un nucleo di uranio esposto finirà sempre per versioni più o meno fantasiose di scarico di boro e sabbia.
