Reattore nucleare RBMK
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RBMK è un acronimo, dal russo, per reaktor bolshoi moshchnosty kanalny che significa “reattore di grande potenza a canali” e descrive una classe, di reattori nucleari che furono prodotti solamente in Unione Sovietica. Nel 2004 molti reattori di questo tipo erano ancora operanti ma non vi erano progetti per nuove costruzioni RBMK.
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[modifica] Storia
I reattori RBMK furono il punto culminante del programma sovietico per produrre un reattore di potenza raffreddato ad acqua basato sui reattori per la produzione di plutonio moderati a grafite. Il primo di questi, AM-1 (Atom Mirny atomi per la pace) fu progettato per produrre 5MW (30 MW termici) e funzionò a Obninsk dal 1954 al 1959 . Malgrado il suo nome, fu progettato sia per produrre plutonio, per impieghi militari, che per produrre energia elettrica.
Usando acqua naturale per il raffreddamento e grafite come moderatore fu possibile usare uranio naturale come combustibile. Così si rendeva possibile la costruzione di reattori di grande potenza che non richiedevano uranio arricchito e acqua pesante e quindi con costi di costruzione e gestione decisamente minori rispetto ad altri.
I reattori RBMK furono gli unici ad essere realizzati con tali caratteristiche che, sfortunatamente, ebbero notevi risvolti sulla sicurezza in quanto questi reattori si rivelarono instabili se portati al massimo di produttività.
[modifica] Caratteristiche tecniche
Di norma l'acqua assorbe i neutroni abbastanza facilmente cosicché la sua rimozione dal nocciolo (cosa che accade quando bolle e si trasforma in vapore) tende ad aumentare la velocità con cui le reazioni nucleari avvengono. In un reattore raffreddato ad acqua questo effetto è compensato dall'effetto moderatore dell'acqua stessa ma nei reattori RBMK l'effetto di moderazione dell'acqua è modesto, se confrontato con quello della grafite, cosicché l'effetto complessivo è positivo. Tecnicamente ciò è detto coefficiente a vuoto positivo.
I reattori RBMK vennero progettati anche per avere un coefficiente di potenza positivo, cioè che ad ogni incremento nella potenza prodotta dal reattore tende ad aumentare anche la velocità di reazione.
Ben presto si scoprì che questi due effetti insieme potevano provocare condizioni di instabilità del reattore stesso ma non fu possibile eliminarli dal progetto del RBMK senza rinunciare alla possibilità di usare uranio naturale come combustibile.
I reattori RBMK furono anche progettati per utilizzare uranio riciclato proveniente dal combustibile dei reattori PWR, praticamente uranio impoverito. Questa ulteriore condizione aumentò l'instabilità dei reattori RBMK.
Tutte queste caratteristiche dei RBMK diventarono di dominio pubblico quando nel 1986 uno dei quattro reattori RBMK della centrale di Chernobyl esplose nel più grave incidente accaduto ad una centrale nucleare civile.
L'incidente fu causato principalmente dal volere aumentare il rendimento della centrale stessa, già 3 dei 4 reattori erano stati spenti perché non rendevano rispetto ai costi. Aumentare il rendimento di quel reattore siglificava principalmente diminuire la sicurezza operativa.
[modifica] Struttura di contenitore
I progetti dei reattori RBMK includevano vari tipi di contenitori neccessari per le normali operazioni. Il contenitore principale era costituito da un guscio metallico a tenuta stagna riempito di gas inerte allo scopo di impedire alla grafite (la cui temperatura è di circa 700°C) di entrare in contatto con l'ossigeno atmosferico. La grafite formava una serie di schermature che assorbivano le radiazioni provenienti dal nocciolo. Il contenitore esterno era composto da calcestruzzo. Molti dei macchinari interni al reattore erano previsti per essere sospesi alla copertura, incluse le condotture dell'acqua di raffreddamento.
Inizialmente il progetto dei RBMK, come di tutte le centrali atomiche, prese in considerazione solamente la prevenzione ed il contenimento di incidenti di modesta entità. Dopo l'incidente della centrale nucleare di Three Mile Island (Pennsylvania - USA) venne aggiunto ai RBMK una struttura, solo parziale, per gestire gravi incidenti. Le condutture al di sotto del reattore furono inserite in una struttura colma di acqua. In caso di rottura di queste condutture il materiale radioattivo rimaneva intrappolato nell'acqua.
La scelta di pemettere che i reattori RBMK prevedessero il ricarico sia delle barre di combustibile che del materiale per la produzione di plutonio a scopi militari, senza dover spegnere il nocciolo, richiese l'inserimento di una grande gru all'interno del nocciolo stesso. Tutto ciò ebbe come risultato che i reattori risultarono molto alti (oltre 70 metri) rendendo difficoltosa la realizzazione di un contenitore molto robusto che prevedesse sulla cima una struttura di contenimento di emergenza per le condutture. Sfortunatamente nell'incidente di Chernobyl quando la pressione divenne eccessiva, causa l'esagerato aumento di rendimento, tutte queste condutture si spezzarono rilasciando all'esterno il loro contenuto.
[modifica] Miglioramenti conseguenti all'incidente di Chernobyl
Dopo l'incidente di Chernobyl tutti i reattori RBMK rimanenti hanno lavorato con un ridotto numero di elementi di combustibile contenenti uranio maggiormente arricchito, permettendo quindi una operatività realtivamente sicura ma con costi decisamente più elevati. I sistemi di controllo sono stati ugualmente migliorati in particolare eliminando le punte di grafite dalle barre di controllo in modo da eliminare l'immediato aumento di potenza che si verificava al loro primo inserimento. A questa particolarità è attribuibile dopo aver esagerato nello spingere il rendimento, l'esplosione di Chernobyl, quando le barre di controllo vennero inserite nel tentativo di spegnere il reattore oramai in fase critica.
