L'era nucleare ha inizio il 2 dicembre 1942,
quando Enrico Fermi riesce a innescare la prima reazione
a catena controllata con la pila atomica C.P.1 - Chicago
Pile Number One - da lui costruita in una palestra dell'Università
della capitale dell'Illinois. In quel luogo, diventato
un campo di basket, non c'è niente, neanche una
targa a ricordo dell'evento storico così determinante
per le sorti dell'umanità. La pila di Fermi non
era molto diversa da un moderno reattore a grafite (sostanza
costituita di carbonio quasi puro) come quello di Chernobyl:
ancora oggi la tecnologia nucleare vive sostanzialmente
di rendita e sfrutta quel modello al quale sono state
apportate solo delle varianti. La pila larga 7.5 metri
e alta 5.8 metri era semplicemente una montagna di mattonelle
di grafite pura, disposte l'una sull'altra, ciascuna delle
quali conteneva una pastiglietta di uranio, il combustibile
nucleare. La pila servì a dimostrare che, con una
grafite di sufficiente purezza e circa 40 tonnellate di
uranio naturale sottoforma di ossido di uranio, era possibile
innescare la reazione a catena. L'uranio naturale è
un metallo composto per il 99.3 % dell'isotopo con numero
di massa 238 e per lo 0.7 % dell'isotopo 235, che sono
chimicamente identici ma fisicamente diversi; i loro atomi
hanno cioè le stesse proprietà chimiche
mentre i nuclei sono diversi. Il nucleo dell'uranio 238
contiene infatti 92 protoni e 146 neutroni, quello dell'uranio
235 ha tre neutroni di meno. Ma è solamente quest'ultimo
il responsabile della reazione nucleare che si produce
essenzialmente attraverso i neutroni che possono, poiché
elettricamente neutre, avvicinarsi ad altri nuclei e "cascarci
dentro". Quando un neutrone viene catturato dall'uranio
235, si ha fissione: il nucleo si spezza, si separa in
due nuclei nuovi liberando una quantità di energia
pari a circa 200 milioni di elettronvolt. Il processo
di fissione si può immaginare come la rottura di
una goccia in due parti, due nuovi nuclei che sono generalmente
radioattivi. Nascono così, al momento della fissione,
quelle sostanze associate ai rischi dell'energia nucleare,
quei radioisotopi segnati da un'instabilità che
può variare da pochi millesimi di secondo a parecchie
migliaia di anni. Nello stadio finale si formano inoltre
in media due o tre neutroni che rendono positivo il bilancio
neutronico della fissione: a partire da uno necessario
per produrre la reazione ne vengono fuori tre, che possono
innescare nuovi processi. Per far questo, i neutroni,
che sono troppo veloci, devono essere rallentati. Nella
pila di Fermi le mattonelle di grafite rappresentavano
il moderatore tra un punto e l'altro del viaggio del neutrone
mentre il controllo della reazione a catena era affidato,
come si fa ancora oggi, alle barre di cadmio, un materiale
estremamente famelico di neutroni. L'inserimento di queste
barre consente di interrompere la reazione. Per alcuni
mesi Fermi e i suoi collaboratori continuarono ad aggiungere
mattonella su mattonella per vedere a che punto la pila
cominciasse a diventare critica e i neutroni a moltiplicarsi.
Ogni volta che si aggiungeva una mattonella, il numero
dei neutroni doveva essere controllato con un contatore.
Elaborato teoricamente, calcolato sulla carta, questo
processo non era mai stato sperimentato. Il primo ticchettio
si sentì verso l'ora di pranzo di quel 2 dicembre.
Era cominciata la reazione a catena, e con essa l'inizio
dell'era nucleare per il genere umano. Si racconta che
a quel punto Fermi ordinò di far calare le barre
di cadmio e disse: "Let's have lunch - andiamo a
mangiare". L'esperimento fu ripreso dopo pranzo e
felicemente concluso nel pomeriggio.
Essendo puramente dimostrativa, la pila originale di Fermi
non produceva energia utilizzabile; tuttavia un moderno
reattore elettronucleare a neutroni lenti non ne è
fondamentalmente diverso. Oggi le pastiglie di uranio
sono contenute in un involucro metallico ad altissima
resistenza, capsule di acciaio o lega di zirconio; l'elemento
moderatore può ancora essere la grafite ma è
più spesso, nei modelli più diffusi, la
stessa acqua di raffreddamento; il combustibile non è
più l'uranio naturale ma un uranio arricchito mediante
un procedimento che porta l'uranio 235 dallo 0.7 fino
al 4 %. Un piccolo reattore dimostrativo a cielo aperto,
con le bacchette di uranio immerse in una piscina di parecchi
metri di profondità e in cui l'acqua è illuminata
di un bel colore blu dal bombardamento radioattivo, fa
pensare a un meraviglioso fenomeno scientifico, non al
mostro che potrebbe divorare il mondo.
Anche la pila di Fermi era apparentemente innocua, eppure
conteneva tutte le indicazioni sia per la produzione di
energia sia per l'esplosione nucleare, entrambe basate
sullo stesso elemento chiave della reazione a catena,
il processo di fissione.
La pila di Fermi era dunque una creatura tecnologica straordinaria.
A partire da quel modello abbiamo costruito macchine sempre
più grandi, più complesse, più potenti.
Dai due-trecento megawatt elettrici dei primi esemplari
siamo ormai ad una taglia media di mille e si progettano
reattori da tremila megawatt: più radioattività,più
calore, rischio di meltdown con conseguenze disastrose.Negli
ultimi anni per porre freno a questa tendenza al gigantismo
nucleare si è iniziata la progettazione di reattori
di piccola taglia, dell'ordine di cento megawatt, alcuni
dei quali già in funzione. Tuttavia, oltre ad essere
proporzionalmente più costosi, i minireattori non
risolvono interamente il problema della sicurezza:se ciascuno
di essi contiene una minore radioattività, l'insieme
rappresenta un pericolo più diffuso.
L'atomo di pace diventa atomo di guerra per la presenza
dell'uranio 238 che fa del reattore, lo si voglia o no,
una macchina per produrre il plutonio, l'ingrediente più
comune delle bombe A.
Il plutonio si forma spontaneamente durante il processo
di fissione, insieme agli altri isotopi più o meno
instabili, le famose scorie radioattive generate dalla
trasformazione dell'uranio.
Ogni sei mesi, un anno, il combustibile deve essere sostituito.Lo
si fa inserendo nuove barre di uranio al posto di quelle
consumate che tuttavia non sono inerti ma cariche di tutti
i prodotti della fissione in forma solida, liquida o gassosa,
che continuano a emettere raggi alfa, beta e gamma.
A questo stadio la radioattività è ancora
così intensa da produrre calore e imporre quindi
un energico raffreddamento del materiale.
Le barre vanno prima trasferite in vasche di raffreddamento
annesse alla centrale, dove ha luogo una parziale decontaminazione
naturale con il decadimento dei radioisotopi a vita più
breve; quindi sottoposte, in appositi impianti, a un trattamento
chimico per la separazione dei vari elementi, con il recupero
dell'uranio non trasformato dalla fissione e l'accantonamento
del plutonio e delle altre scorie.
Si apre a questo punto il grave problema dell'eliminazione
dei rifiuti radioattivi.Con vari metodi sono inceneriti,triturati,macinati,pressati,vetrificati
e inglobati in fusti impermeabili a loro volta disposti
in recipienti di acciaio inossidabile, veri e propri sarcofaghi
in miniatura.
Queste "vergogne" dell'energia nucleare vengono
nascoste nelle profondità sotterranee e marine.Non
abbiamo la minima idea di quello che potrebbe succedere
dei fusti con tonnellate di sostanze radioattive che abbiamo
già seppellito e di quelli che aspettano di esserlo.Ci
liberiamo di un problema passandolo in eredità
alle generazioni future, perché queste scorie saranno
attive per millenni.
La sicurezza assoluta non esiste neppure in quest'ultimo
stadio del ciclo nucleare. I cimiteri radioattivi possono
essere violati da terremoti, bombardamenti, atti di sabotaggio.
Malgrado tutte le precauzioni tecnologiche, lo spessore
e la resistenza dei materiali in cui questi rifiuti della
fissione sono sigillati, la radioattività può,
in condizioni estreme, sprigionarsi in qualche misura,
soprattutto dai fusti calati nei fondali marini. Si sono
trovate tracce di cesio e di plutonio e altri radioisotopi
nella fauna e nella flora dei mari più usati come
cimiteri nucleari. Neppure il deposito sotterraneo, a
centinaia di metri di profondità può essere
ritenuto secondo me, completamente sicuro. Sotto la pressione
delle rocce, a migliaia di anni da oggi, dimenticate dalle
generazioni a venire, le scorie potrebbero spezzarsi o
essere assorbite da un cambiamento geologico che trasformi
una zona da secca in umida, entrare quindi nelle acque
e andare lontano a contaminare l'uomo attraverso la catena
alimentare. A mio parere queste scorie rappresentano delle
bombe ritardate. Le nascondiamo pensando che non ci saremo
per risponderne personalmente.
"Il reperimento e lo sfruttamento delle fonti
energetiche, costituisce oggi uno dei problemi più
gravi ed urgenti che la nostra società si trova
a dover affrontare. L'energia nucleare, che sembrava
in un primo momento poter essere la soluzione più
valida, perché energia pulita, si è rilevata
ora piena di pericoli e di minacce per l'uomo; d'altra
parte anche le tradizionali fonti di energia e le cosiddette
"fonti alternative" non sembrano adeguate
a risolvere il problema."
