Fukushima vs Chernobyl vs Three Mile Island

Marzo 2011, un terremoto sottomarino scatena diversi tsunami che si abbattono sulla costa giapponese, uccidendo circa 20000 persone e causando il più costoso diastro naturale della storia. Tra le ‘vittime’ vi fu la centrale nucleare Dai-ichi di Fukushima, che venne quasi completamente sommersa dagli tsunami, in un evento senza precedenti. Ovviamente la corrente elettrica venne meno, i sistemi di raffreddamento si arrestarono, con il risultato finale di una completa fusione di tre noccioli. Una ‘tempesta perfetta’, somma di casi peggiori. Ora, a distanza di anni, alcuni lo indicano come un disastro nucleare globale, più grave perfino di Chernobyl, che produrrà un devastante conto di morti per decenni se non secoli. Oggi valuteremo queste affermazioni e tenteremo di separare realtà e finzione.

Annunciato da catastrofici titoloni in puro stile ‘fine-del-mondo’ (come ” “Your Days of Eating Pacific Ocean Fish Are Over”, oppure “28 Signs That The West Coast Is Being Absolutely Fried With Nuclear Radiation From Fukushima”, entrambe in inglese, ndr), Fukushima fu il peggiore disastro ambientale della storia oppure la più grande disinformazione giornalistica di sempre. Per stabilire quale sia il caso, lo confronteremo con gli altri due disastri nucleari più noti: l’esplosione del reattore di Chernobyl nel 1986 in Ucraina e la fusione parziale del nocciolo a Three Mile Island in Pennsylvania nel 1979.

Il primo tecnicismo da avere ben chiaro, riguardo alle varie tipologie di reattori nucleari, è il moderatore. Il moderatore è una sostanza che rallenta i neutroni veloci emessi dall’uranio combustibile, convertendo la loro energia cinetica in energia termica (calore) e ‘trasformandoli’ in neutroni lenti (i cosiddetti neutroni termici). Un neutrone termico ha una probabilità molto maggiore di colpire un nucleo di uranio, sostenendo quindi una reazione a catena in cui il carburante produce abbastanza calore da alimentare un convenzionale generatore a vapore. La maggior parte dei reattori usa acqua come moderatore. Inserendo delle barre di materiale fissile nell’acqua, con la giusta configurazione, si ottiene una reazione a catena.

Chernobyl, invece, era un reattore completamente diverso, quello che solitamente viene chiamato pila atomica, ossia il dispositivo atto a produrre plutonio per le armi nucleari che fu disegnato durante la seconda guerra mondiale. Una pila atomica è, letteralmente, una pigna di blocchi di grafite, lunghi mezzo metro e con una superficie di 25 cm², longitudinalmente cavi. Questi blocchi di grafite fungono da moderatori.

Il problema principale di un reattore a grafite è che la grafite brucia. Confinatela in una struttura di cemento e avrete una bella esplosione. Esattamente quello che successe a Chernobyl. Esattamente il motivo per cui, oggi, nessuno costruisce reattori moderati a grafite. L’intero reattore era, in effetti, una bomba pronta a scoppiare.

Three Mile Island e Fukushima erano entrambe moderati ad acqua, uno dei maggiori miglioramenti in termini di sicurezza dei primi anni ’50. Fukushima era un reattore di prima concezione, chiamato BWR (Boiling Water Reactor, reattore ad acqua bollente, ndr). Il fluido moderatore, che è anche l’acqua di raffreddamento, va direttamente in ebollizione e alimenta la turbina a vapore. La causa scatenante l’incidente di Fukushima è che tutte le sorgenti di corrente elettrica andarono distrutte dallo tsunami, inclusi i sistemi ridondanti, le seconde e terze ridondanze e, una volta ferme le pompe che mantengono l’acqua in circolazione, il fluido evaporò completamente, causando la fusione del nocciolo. Venne costantemente spruzzata acqua, per mesi, sul reattore aperto per evitare che le fiamme disperdessero fumo radioattivo nell’atmosfera. L’acqua così contaminata era di difficile gestione, parte venne persa nell’oceano, parte raccolta in ogni contenitore a disposizione.

Three Mile Island era di concezione successiva, chiamato PWR (Pressurized Water Reactor, reattore ad acqua pressurizzata, ndr) che poi è uno dei modelli più diffusi. Il più grande avanzamento in termini di sicurezza è che il nucleo viene tenuto sotto pressione per evitare che l’acqua vada in ebollizione. All’aumentare della temperatura dell’acqua, la sua efficacia come moderatore scende, quindi si ha un sistema auto-regolante: se il nucleo si surriscalda, la sua efficienza scende, quindi si raffredda.

Ma, come ogni altro sistema, non era esente da rotture ed errori umani. Una valvola rotta causò fuoriuscita del fluido di raffreddamento e un pessimo design della strumentazione ingannò gli operatori, convincendoli che stesse succedendo l’esatto opposto, per cui aprirono ulteriormente le valvole per diminuire la pressione nel reattore. Prima che ci si accorgesse dell’errore l’acqua radioattiva si era mischiata a quella che alimentava la turbina e vapore contaminato venne emesso attraverso il sistema di filtri dell’impianto che, di fatto, rimosse quasi tutte le sostanze pericolose.

Fortunatamente, a Three Mile Island fu rilasciato solo un piccolissimo quantitativo di radiazioni. Le operazioni di bonifica e riparazione furono costose, ma il disastro venne contenuto. Nessuna delle strutture di contenimento fu danneggiata, non ci furono feriti, nessuno entro la distanza di 16 km ricevette una dose di radiazioni maggiore di quella di una radiografia al torace e gli studi epidemiologici non predissero nessuna morte direttamente legata all’incidente.

Completamente all’opposto di Chernobyl. Essendo l’impianto esploso, un’enorme quantità di materiale radioattivo ed estremamente pericoloso venne dispersa su un’area molto vasta. Due persone perirono durante l’esplosione e alcune dozzine tra i primi soccorritori vennero uccise entro tre mesi dall’esposizione alle radiazioni. Le stime variano parecchio, con il più alto numero di morti indicato dalle associazioni anti-nucleare; tuttavia il migliori studi epidemiologici calcolano circa 4000 morti per cancro nella regione.

I reattori producono svariati elementi radioattivi, ma i due che ci interessano maggiormente sono lo iodio-131 (¹³¹I) e il cesio-137 (¹³⁷Cs). ¹³¹I è molto pericoloso, ma fortunatamente ha una vita media molto breve di soli 8 giorni. Dopo 10 vite medie, circa 80 giorni, è sostanzialmente scomparso e non costituisce più una minaccia. Three Miles Island ha prodotto circa 560 Gbq (gigabecquerel. Un bequerel è l’equivalente della radiazione di un decadimento nucleare al secondo) di ¹³¹I; Chernobyl circa 3 milioni di volte tanto, 1760 PBq (petabecquerel).

Dove cade Fukushima tra questi estremi? Verso l’alto della scala, con 500 PBq, circa un milione di volte Three Miles Island e un terzo di Chernobyl. Ma le cose andarono in maniera molto diversa. L’aera circostante Fukushima venne rapidamente evacuata e pastiglie di iodio vennero subito distribuite. Nessuna di queste misure venne presa a Chernobyl in tempi accettabili. Il risultato fu che, nelle prime settimane in cui ¹³¹I costituisce una seria minaccia, molte persone nelle vicinanze di Chernobyl vennero esposte alla sostanza, quasi nessuno, invece, a Fukushima.

Passiamo al ¹³⁷Cs, che è la minaccia a lungo termine che tanto terrorizza blogger e reporter. Non ne venne rilasciato in quantità significativa a Three Miles Island perché bloccato dal sistema filtrante, ma a Chernobyl l’area circostante fu sommersa da 85 Pbq. ¹³⁷Cs ha una vita media di poco più di 30 anni, davvero lunga. Il che spiega come mai dovremo aspettare alcuni trentenni prima che l’area circostante Chernobyl sia innocua. A Fukushima il ¹³⁷Cs era contenuto nel fumo del combustibile in fiamme e nell’acqua di raffreddamento che veniva spruzzata sul nucleo danneggiato. Un massimo di 15 Pbq, un sesto di Chernobyl, venne rilasciato nell’ambiente circostante. Ora, quanto 137Cs occorre per produrre 15 Pbq di radioattività?

Circa 4,7 kg, l’equivalente di una palla da tennis di Cesio, dato che 1 g di ¹³⁷Cs = 3,214 Tbq (terabequerels)

Non pensate che si tratti di una quantità ridicola. 4,7 kg sono moltissimi atomi, se fossero stesi in una sfoglia di spessore atomico, questa coprirebbe l’intero pianeta.

Come tutti gli elementi radioattivi, gli effetti del ¹³⁷Cs sono stati studiati a fondo. Sebbene abbia una vita media radioattiva di 30 anni, ha una vita media biologica di 70 giorni. Questo significa che animali come noi impiegano 70 giorni ad espellere metà della quantità di cesio dal proprio organismo. Questo periodo può essere accorciato a 30 giorni con adeguate terapie. Da test animali condotti negli anni Settanta sappiamo che 140 Mbq per kg di peso corporeo sono una dose letale. Quindi, con un poco di algebra, sappiamo che i 4,7 kg di ¹³⁷Cs di Fukushima sono abbastanza per uccidere un milione e mezzo di persone (assumendo un peso medio di 80 kg per persona).

Ed ecco il grande “MA”: la quantità di questo cesio che potrà penetrare in organismi umani è sostanzialmente nulla. La contaminazione causata da Fukushima è praticamente riscontrabile ovunque ed è verosimilmente nel corpo di ogni essere vivente sul pianeta. Questa è la natura dell’entropia. Molta è contenuta nell’acqua conservata alla centrale Dai-ichi e nel suolo della zona evacuata, ma il resto è stato diffuso dalle correnti marine e atmosferiche.

Gli oceani contengono un miliardo e mezzo di km³ di acqua. Diluendovi i 4,7 kg si ha che ogni km³ di acqua conterrà meno un millesimo della dose letale. In altre parole, per essere uccisi dalla radioattività di Fukushima dovreste bere un migliaio di km³ di acqua marina e assorbire ogni singolo atomo di ¹³⁷Cs ivi contenuto. Quindi se il vostro scopo è di procurarvi un tumore, potreste farlo più facilmente con qualche centinaio di km³ di acqua dell’oceano pacifico.

Ma se cercaste di farlo, beh, morireste circa un milione di volte per effetto della radioattività naturale presente negli oceani. Più di 15 zettaBq (un milione di Pbq) di potassio-40, rubidio-87, uranio-238 e altre sostanze naturalmente presenti.

Questa è la tesi centrale dei giornalisti scientifici che hanno disperatamente cercato di rispondere ai terroristi a-scientifici che pubblicavano titoli come  “Your Days of Eating Pacific Ocean Fish Are Over” e “28 Signs That The West Coast Is Being Absolutely Fried With Nuclear Radiation From Fukushima”. L’entropia del nostro pianeta ci ha, da tempo, liberati da ogni reale minaccia derivante dalla radioattività di Fukushima, al di fuori dell’immediata zona di evacuazione. La pesca è da lungo tempo proibita nei pressi di Dai-ichi, quindi non vi è alcun rischio di mangiare del pesce contaminato.

Il disastro di Fukushima sarà, verosimilmente, il più costoso disastro industriale e operazione di bonifica della storia, ma non è affatto tra i più pericolosi, in vasta parte grazie alla pronta reazione del Giappone. Il rapporto più recente dell’OMS conclude:

…Non ci attendiamo nessun rischio aggiuntivo per la salute all’esterno del Giappone. In merito al Giappone, questo rapporto stima che il rischio di cancro possa essere leggermente superiore alla media in alcuni gruppi di età e sesso presenti nelle aree a maggior impatto.

Certamente non fu una buona cosa, ma se volete sviluppare appropriati piani di risposta, dovete aver ben presente la realtà dei fatti. Notizie assurdamente esagerate e sensazionalismo non aiutano nessuno, anzi aumentano la confusione e diminuiscono la nostra capacità di rispondere in maniera efficace ad eventi di questa portata.

Foto di Lukáš Lehotský da Unsplash