giovedì 7 aprile 2011

Il dilemma nucleare italiano, giapponese, mondiale

In questi giorni, a seguito del grave incidente occorso presso la centrale Fukushima Daiichi in Giappone, si sono dette una quantità abnorme di cose sull'argomento nucleare.
Gira anche qualche buona notizia, come quella di ieri con cui si annunciava di essere riusciti a bloccare la scolatura di acqua radioattiva.
Ma il problema è anche, e di nuovo, come sempre avviene in questi casi (ne avevo già parlato, se vi ricordate), che quando c'è un argomento scabroso, tutti quanti si schierano dietro ragionamenti estremi, mentre pochi sono quelli che i ragionamenti se li fanno da soli, usando un po' di logica e, dove possibile, un po' di scienza, anziché basarsi sulle parole di altri o su idee astruse fatte da qualcuno.
Voglio cercare di mettere un po' di chiarezza, perché una lunga catena di fesserie può essere deleteria sull'argomento nucleare: io sono contrario alla costruzione di centrali nucleari in Italia, purtuttavia portare a proprio favore argomentazioni totalmente fuorvianti non è certo d'aiuto sull'argomento.

Prima di tutto segnalo gli splendidi filmati realizzati dall'amico Asbesto Molesto, in occasione del dichiarato arrivo della "nube tossica giapponese" sopra i cieli italiani, fatti entrambi con lo stesso spirito di avere chiarezza:
Poi, finalmente, voglio esprimere le risposte alle domande più frequenti sul rischio radiazioni, portando una seria ed efficace base scientifica sulle risposte.
E tanto per essere chiari sin dall'inizio: io non sono un fisico nucleare, la mia conoscenza del fenomeno nucleare e dei meccanismi di fissione viene dagli studi del liceo scientifico, per cui se qualcuno più esperto volesse intervenire, il suo intervento sarà il benvenuto. Però da persona appassionata di materie scientifiche, comunque, ho passato il tempo documentandomi in maniera rigorosa sull'argomento: molto lavoro lo feci in occasione del ventennale dell'incidente di Cernobyl, e in questi giorni ho studiato qualcosa d'altro. Un punto è comunque a mio favore: parliamo di fisica nucleare, che è una materia nota e diffusa, non certo un segreto insabbiato e di cui sono in pochi a conoscere la verità universale (per quanto ci siano ancora menagramo che dicono invece che la fisica nucleare sia una materia per pochi eletti).
Ma bando alle ciance, e cominciamo!

Cosa sono le radiazioni? Si possono vedere o toccare?
La radiazione è un'emissione di energia da parte di un elemento. Può essere di molti tipi, come ad esempio l'emissione di oscillazioni elettromagnetiche (utilizzata per le trasmissioni radio e televisive): persino la luce è una radiazione elettromagnetica.
In questo caso, però, parliamo di radiazione nucleare. Bene: in una parola: no, le radiazioni nucleari non si possono vedere né toccare e sono - virtualmente - invisibili. Il nucleo di un reattore moderato ad acqua, tuttavia, emette uno spettrale brillamento azzurro (no, non è verde: lasciate perdere la cultura nucleare che vi siete fatti guardando i Simpson) provocato dal cosiddetto Effetto Čerenkov.
Come dicevo, la radiazione nucleare consiste (ci riferiamo al nostro caso) nell'emissione, da parte dei minerali che compongono il combustibile, di particelle ed energia di differente dimensione e carica. Questa emissione radioattiva provoca nelle barre di combustibile degli "scontri" che aumentano sensibilmente la temperatura del sistema (si chiama "reazione fissile") e permettono di far evaporare dell'acqua, per sfruttare il vapore nelle turbine.
La radiazione generica è di tre tipi, identificati dalle prime tre lettere dell'alfabeto greco: alfa, beta e gamma.
Le radiazioni alfa e beta sono la parte maggiore emessa da un nucleo fissile, e anche quella meno pericolosa (le onde alfa non riescono a superare gli ostacoli più semplici, come l'epidermide: non riuscirebbero a superare un semplice foglio di carta. Le onde beta, anche se più penetranti, hanno difficoltà con i vestiti, e vengono bloccate da un foglio di carta argentata), ma ad esse si unisce la radiazione gamma, che invece è estremamente più penetrante e pericolosa per l'uomo, anche perché per schermarla serve qualcosa di particolarmente denso, come un certo spessore di piombo, o un molto più robusto spessore di calcestruzzo.

Le radiazioni si spostano? Provocano contaminazione radioattiva?
Assolutamente *no*: la radiazione non fa molta distanza rispetto all'elemento radioattivo da cui scaturisce, anzi: più è piccolo l'elemento, minore è la distanza a cui l'emissione riesce ad arrivare. Singoli granelli di polvere radioattiva possono riuscire ad emettere onde a una distanza mai superiore ai due-tre centimetri.
Viceversa, anche se un elemento fosse fortemente radioattivo, comunque la sua radiazione non riuscirebbe da sola a compiere grandi distanze. Immaginate a un elemento radioattivo come a una lampadina: man mano che ci si allontana, la sua luce appare sempre più fioca.
Quello che provoca contaminazione sono, appunto, i granelli: le polveri radioattive.
Alcuni minerali o isotopi radioattivi sono il risultato del processo di fissione (le cosiddette scorie). Come ho detto, i granelli possono emettere radiazioni che non arrivano a più di un paio di centimetri di distanza, ma immaginate di respirare una polvere che vi si deposita nei polmoni, entra nel circolo sanguigno o, peggio, vi si installa definitivamente nella tiroide: anche se sono pochi centimetri di radiazione, riesce comunque a fare danni a lungo termine!
L'esempio della tiroide non è causale: uno dei principali scarti di fissione dell'uranio è uno specifico isotopo radioattivo dello iodio, ossia lo "Iodio-131".
Lo iodio-131, come tutti i minerali radioattivi, non resta radioattivo per sempre, bensì nel tempo decade in altri minerali statici; l'emivita dello iodio-131 è relativamente breve: circa otto giorni; è un isotopo subdolo perché, se viene assorbito dal corpo umano, finisce rapidamente nella tiroide (appunto), soprattutto quella dei bambini che si stanno sviluppando e hanno bisogno di iodio, facendo danni come tumori e provocando disfunzioni alle cellule circostanti.
Questo è il motivo per cui, in caso di incidente nucleare, uno degli interventi da effettuare rapidamente è quello di somministrare alla popolazione dello iodio sotto forma di pastiglie a base di ioduro di potassio (lo iodio puro è tossico, specie in considerazione che al corpo ne servono quantità infinitesimali), in modo da saturare di iodio la tiroide, che non assorbe eventualmente l'isotopo radioattivo per risolvere un bisogno aggiuntivo di iodio.
C'è un piano di protezione civile in Italia che riguarda proprio il caso di incidente radiologico e gli interventi da seguire, compresa la disponibilità e i modi di somministrazione di tale farmaco in caso di incidente nucleare qui da noi o in uno stato limitrofo.

Ma come: "in caso di incidente nucleare qui da noi"? L'Italia ha abbandonato il nucleare nel 1987, dopo il disastro di Cernobyl!
È vero. Ma, e non molti ne sono a conoscenza, sul territorio ci sono ancora quattro centrali termonucleari, per la precisione a Borgo Sabotino (LT), a Sessa Aurunca (CE), a Trino (VC) e, infine, a Caorso (PC).
Il punto è che le centrali non producono più corrente, siamo d'accordo, ma... c'è un ma: le centrali termonucleari che erano in costruzione prima che l'Italia si esprimesse in maniera non più favorevole all'uso del nucleare [ad esempio "Trino 2" a Leri Cavour (VC) e "Alto Lazio" a Montalto di Castro (VT)], dato che non avevano ancora il nucleo, sono state alla fine riconvertite, mentre quelle che erano in funzione si è potuto solo isolarle dalla rete e chiuderne la produzione.
Una centrale termoelettrica a combustibile classico (carbone, metano, nafta pesante etc) si può smontare pezzo-pezzo e demolire; in una centrale termonucleare già a priori non è possibile "spegnere" la reazione fissile tout-court e, soprattutto, mica si può smantellare il nucleo e trasportarlo da un'altra parte: è radioattivo!
Le centrali italiane sono attualmente presidiate 24h, principalmente per far girare i circuiti di raffreddamento e verificare lo stoccaggio delle scorie, e potranno essere demolite completamente solo fra diverse decine di anni; nel frattempo tutte le scorie radioattive e/o radiotossiche vanno anche stoccate da qualche parte (per ora le teniamo dentro gli edifici della centrale, sai che bel risultato!).
Ora, facendo la dovuta quantità di scongiuri, questi siti sono comunque sotto vari rischi (sismico, idrogeologico, terroristico etc. etc.), per cui non si può escludere a priori al 100% il rischio di incidente.

Uhm, allora forse dovrei comprare dello ioduro di potassio e darlo ai miei figli!
*AS-SO-LU-TA-MEN-TE* *NO*!
Lo iodio è tossico, e anche sotto forma di ioduro di potassio non è comunque una cosa leggera, e la sua somministrazione *DEVE* *AVVENIRE* *ESCLUSIVAMENTE* sotto stretto controllo e dosaggio di un medico: non stiamo parlando di mentine per l'alito, mi raccomando!

Ma quindi cos'è la contaminazione? Le radiazioni contaminano gli oggetti?
Di nuovo no: le radiazioni, al massimo, possono irradiare gli oggetti.
La contaminazione di un oggetto (o di un luogo, di un ambiente etc) avviene quando si depositano su di esso polveri sottili radioattive.
E, come ho detto, per assorbimento da parte delle piante o degli animali, o per semplice respirazione, le polveri ambientali potrebbero contaminare anche gli uomini. Non dovete pensare alla radiazione come all'effetto di una calamita che può magnetizzare oggetti metallici, perché è ben diverso.

E l'acqua? Non si è parlato di acqua radioattiva?
Pensateci: il nucleo rilascia microparticelle di polvere radioattiva. Per funzionare, lavora immerso in acqua oppure, come nel caso di Fukushima, per essere raffreddato riceve abbondanti quantità di acqua dall'esterno.
Che cosa succede nell'acqua? Ovvio: si sciolgono le polveri radioattive! Ecco perché l'acqua che si trova a contatto con il combustibile nucleare è da considerarsi contaminata.

Però le radiazioni sono pericolose. Tutte le radiazioni? Sono solo i minerali radioattivi ad emetterne, giusto?
No, sbagliato. Anzi: direi almeno sbagliato tre volte. (-:
Anzitutto quello che è pericoloso non è l'irradiazione in sé, bensì la somma fra il livello di radiazioni a cui si viene sottoposti e il tempo per cui si trova irradiati.
Non voglio dire che l'irradiazione sia tutta salute, tutt'altro, attenzione!
Ma voglio sottolineare una cosa: tutto emette radiazioni. Tutto: il sole, il cielo, il terreno, le piante, le case... persino il corpo umano.
Esiste un fenomeno di irradiazione continua (di valori estremamente bassi) che si chiama, semplicemente, "rumore di fondo". Non ci si può sottrarre alla radiazione di fondo e anzi, visto che il corpo umano necessita fra gli oligominerali anche di alcuni isotopi del cesio, molto debolmente radioattivi, direi che una situazione di livello zero potrebbe persino essere deleteria.
Quello che è importante non è l'irradiazione in sé, ma soprattutto la sua intensità e il tempo di esposizione. Il corpo umano è in grado di riparare autonomamente i leggeri danni provocati da una breve esposizione ad alcuni livelli di radiazioni, ma questo dipende, come ripeto, da una parte dal tempo in cui si viene esposti, dalla superficie del corpo esposta e dall'intesità dell'irradiazione.
Per questo non ci verranno centinaia di tumori dieci secondi dopo esserci esposti all'unica radiografia toracica della nostra vita, e possiamo considerarla una dose di radiazioni innocua.
L'esposizione per alcuni minuti a polvere di iodio radioattivo sigillata in un contenitore di vetro da cui non una infintesima particella di polvere può uscire, potrebbe quindi essere pressoché innocua, mentre al contrario assimilare tale isotopo ingerendolo o aspirandolo espone i nostri organi interni a una radiazione continua.

Intorno alla centrale i livelli di radiazione aumentano, è sufficiente l'evacuazione per un raggio di 20km intorno ad essa?
L'irradiazione in sé, per quanto potente, non è facilmente in grado di percorrere grosse distanze. Anche se il nocciolo del reattore fosse sigillato sottovetro (per evitare l'uscita delle polveri) ed esposto all'aria aperta, già a una distanza di circa 2~3km i livelli di radiazioni sarebbero migliaia di volte inferiori rispetto che a pochi metri da esso.
Una distanza di 20km pone praticamente ad un'esposizione generalmente non superiore al doppio del normale rumore di fondo. Ma il problema, di nuovo lo ribadisco e non mi stancherò di ripeterlo, sono le polveri, che il vento, la pioggia e gli altri fenomeni atmosferici possono portare anche a decine e centinaia di km di distanza. Di per sé lo stesso depositarsi delle polveri nel terreno circostante tende a far aumentare la radiazione di fondo in determinati ambienti.

Cosa succederà alla centrale Fukushima Daiichi? Finirà sotto un sarcofago come Cernobyl?
Probabilmente sì, ma non lasciandola rinchiusa su se stessa: per ora non c'è stata la totale fusione del nocciolo, e pertanto finché sarà possibile, sarà necessario continuare a raffreddarlo. Potrebbe essere coperto di calcestruzzo l'edificio di contenimento del reattore, ma ciò non toglie la necessità di continuare a raffreddare il sistema, per evitare situazioni più disastrose: il nucleo del reattore di Cernobyl si è fuso, scolando sotto il vessel nell'inquietante immagine della "zampa d'elefante", e tuttora il magma nucleare è a una temperatura superiore al migliaio di gradi. Ma vi ricordo anche che il reattore 4 di Cernobyl prima è scoppiato ("scoppio": rottura del contenitore: la pressione eccessiva del vapore ha rotto la copertura del reattore. Immaginate di gonfiare un palloncino e non fermarvi fino a quando non si supera la sua tensione elastica), e subito dopo (quando l'ossigeno è venuto in contatto con il combustibile incandescente) è esploso ("esplosione": combustione a velocità supersonica, con ampia emissione di gas e proiezione di materiali di combustione a distanza).
Lo scoppio che ha fatto saltare via la copertura del reattore di Cernobyl ha solo danneggiato la struttura, liberando un po' di isotopi radioattivi nel raggio di alcune decine di metri dal reattore stesso. L'esplosione che ne è seguita, invece, ha provocato una gigantesca eruzione in cui il nucleo, come il cuore di un vulcano, ha scagliato a centinaia di metri di altezza pezzi di grafite e barre di uranio radioattivo, con un fall-out che ha sparso scorie nucleari su un raggio di diverse decine di km.
Di certo, comunque, ribadisco che la città di Okuma diventerà (anzi, lo è già diventata) la moderna Pripjat: dovrà essere abbandonata e non ci si potrà tornare ad abitare per migliaia di anni.

Le radiazioni, e la contaminazione radioattiva, cosa provocano al corpo umano?
L'irradiazione non è salutare: tende a mutare le cellule, danneggiando la catena del DNA. Parliamo di danni che possono essere limitati nel tempo, nello spazio e nella superficie, ma naturalmente prolungare l'esposizione può provocare danni a lungo termine, e che in certi casi (rari, e complessi) possono diventare irreversibili.
Voglio essere realista: durante l'incidente di Cernobyl, due operatori della centrale arrivarono davanti al nucleo e videro le barre di combustibile che stavano bruciando: hanno resistito in vita per circa 30~40 minuti, prima di morire fra atroci sofferenze per una lunga catena di ustioni ed emorragie interne, ma erano andati a guardare le barre scoperte e in fiamme a meno di due metri di distanza.
Le radiazioni sono invisibili, è vero, ma un'esposizione ravvicinata a una sorgente molto violenta provoca fenomeni fisici immediati: ustioni, ulcerazioni... Immaginate di prendere per troppo tempo il sole e beccarvi un eritema solare. Il principio è lo stesso, ma moltiplicato per numeri enormi e con l'impatto anche dentro il corpo e i suoi organi.
Parliamo di una radiazione tremenda, come ripeto: di mettersi a un metro da un reattore che sta fondendo, e respirare quantità industriali di polveri e fumi radioattivi.
La distanza e certe protezioni personali possono non certo risolvere del tutto ma sicuramente aiutare.
Il rischio importante (soprattutto per noi in Italia) è quello che il vento o la pioggia portino le polveri radioattive qui da noi, e che le stesse possano contaminare l'acqua potabile, la terra, l'erba, gli animali etc. Polveri di iodio-131, se continua a uscire dal reattore, altrimenti maggiormente di  cesio-137: lo iodio nel giro di un mese si è ridotto a un ventesimo della quota iniziale, e se parliamo di granelli forse anche più velocemente, mentre il Cesio richiede quasi 30 anni per dimezzarsi...

Una breve digressione: qual è la scala utilizzata per misurare l'irradiazione?
Con le radiazioni nel Sistema Internazionale abbiamo tre unità di misura, perché abbiamo tre fenomeni: la quantità di radiazioni effettivamente emesse da una certa massa di materiale nucleare, la quantità che può effettivamente irradiare il nostro corpo (o un oggetto in una certa posizione), e la quantità complessiva di radiazioni che il nostro corpo ha effettivamente assorbito.
La quantità di radiazioni (onde e particelle) emessa da un corpo radioattivo si misura in Becquerel, simbolo Bq; però 1 Bq equivale a una singola attività di emissione in un secondo, per cui in realtà si parla normalmente con scale di milioni (megabecquerel, MBq) e miliardi (terabecquerel, TBq). Questo ci dice poco, perché in effetti misura quante radiazioni sono emesse in un secondo in tutte le direzioni da un singolo elemento, e considerate che molte radiazioni sono emesse solo all'interno di esso, con il risultato di far alzare la temperatura del minerale stesso (per questo anche quando un reattore è spento ha necessità di essere costantemente controllato e tenuto efficiente il sistema di raffreddamento).
Pensate che siano cifre paurose? Il tubo fluorescente al neon ha un'emissione ionizzante (che è quella che fa illuminare il fosforo sul vetro) mediamente compresa fra i 18 e i 24 MBq (milioni di becquerel) per ogni metro di tubo, circa. Che fate? Lasciate ferma quella scrivania... (-:
Per indicare quante radiazioni passano da un certo punto (e quindi sarebbero assorbite da un uomo che si trovasse in quel determinato punto), si utilizzava in passato il Röntgen, adesso sostituito dal Sievert, che intende la quantità di radiazioni che attraversano un'area nell'unità di tempo di un'ora.
Infine, la quantità globale di radiazioni assorbite da una persona (misurata per mezzo del dosimetro), oltre che semplicemente in Sievert (ma non più in Sievert/ora) si può misurare anche in Gray (simbolo Gy). Il Gray si intende come dose assorbita complessivamente, indipendentemente dall'unità di tempo.

Ora torniamo a noi: la contaminazione delle piante e degli animali potrebbe influire sulla catena alimentare dell'uomo?
Naturalmente sì. Bere acqua contaminata con isotopi radioattivi o mangiare frutta o verdura che ha assorbito quei radioisotopi dal terreno, o ancora consumare prodotti animali (uova, latte e latticini, carne) che vengono da zone contaminate può contribuire in maniera importante all'introduzione di polveri e particelle nucleari all'interno dell'organismo, generando quei danni di cui continuo a parlare.

I livelli di radiazioni di migliaia (o milioni) di volte superiori al fondo naturale sono dannosi?
La dose minima per provocare danni irreversibili si aggira intorno ai cinque Sievert/ora (anzi, diciamo per semplicità 5.000 millisievert), la radiazione di fondo naturale oscilla fra i sei ed i quaranta microsievert/ora (ossia fra gli 0,006 e gli 0,040 millisievert/ora). Fatevi i conti voi. Mentre vi fate un paio di conti, vi segnalo uno splendido grafico che illustra il significato e la misura delle radiazioni ionizzanti pubblicato dal sito Xkcd. Ora che sapete che una banana emette più radiazioni del rumore di fondo, vi sentite più tranquilli? Ehi! Che fate? Non butterete via tutta quella frutta fresca, voglio sperare! ((-:

Nella centrale c'è una perdita di acqua radioattiva, e altra acqua è stata sversata nell'oceano: in che modo questo influirà sull'ecosistema?
L'acqua agisce da moderatore della reazione nucleare, nonché determinati spessori di acqua fungono anche da isolante (soprattutto l'acqua salata dell'oceano, decisamente più densa dell'acqua demineralizzata usata per moderare il reattore), per cui all'interno dell'acqua dell'oceano le particelle radioattive subiscono una diffusione a macchia non dissimile da quella che avviene in atmosfera, ma con tempi decisamente molto più lunghi rispetto che in aria. Questo comporta che moltissime sostanze radioattive disciolte nell'acqua rimangono in una determinata zona per lungo tempo e, soprattutto, che così facendo la loro diffusione sia rallentata.
Questo avrà due impatti ben precisi: il primo, che lentamente la concentrazione di polveri e altre sostanze radioattive si diluirà lentamente per tutto il mare del pianeta, fino a giungere da noi fra diversi anni (secondo l'andamento delle correnti, delle maree e di altri migliaia di fattori credo di poter approssimare un tempo compreso fra i due ed i sette anni prima che il mediterraneo abbia disciolte anche polveri radioattive giapponesi).
Il secondo impatto, più importante, invece riguarda l'irradiazione dei fondali e dell'ecosistema a breve distanza dalla centrale e dal luogo dello sversamento, dato che in quell'area il materiale stazionerà molto più a lungo: la flora e la fauna saranno contaminate assorbendo parte di queste particelle, ma soprattutto nel medio termine ci saranno molti prodotti ittici che svilupperanno mutazioni causate dal danneggiamento alle catene del DNA a seguito dell'irradiazione continua.
E, naturalmente, mangiare pesce al, chessò, cesio radioattivo ovviamente potrà contaminare anche noi. Qui non parliamo di qualche parassita che va via con una seria cottura (come la salmonella, che viene distrutta dalla cottura a temperature superiori agli 80 gradi centigradi), bensì di un nemico invisibile e che non è possibile "grattare via" dal cibo prima di cucinarlo o dopo avero cucinato.

So che forse ho lasciato vivo qualche altro dubbio (anzi, se ne avete altri, commentate pure ed esprimete le vostre perplessità: sarò ben lieto di cercare di portare una risposta), e nonostante adesso probabilmente conoscete meglio il nemico, sapete anche che è difficile (se non impossibile) da battere. Non mi resta che concludere donandovi il geniale spot di Greenpeace a proposito dell'energia nucleare, fatto con una chiave "rassicurante".

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