LA CATASTROFE DI CHERNOBYL Una Storia da non dimenticare.

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Gabriela Spano
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1 LA CATASTROFE DI CHERNOBYL Una Storia da non dimenticare. Università di Bologna Facoltà di Ingegneria Meccanica 19 marzo

2 Centro di Ricerca Nucleare Università di BOLOGNA 2 RB1 RB2 RB3

3 Il Centro Nucleare di Montecuccolino 3

4 Il centro di Montecuccolino Primi anni '60 4

5 Il Reattore RB1 5

6 RB1 6

7 I reattori: nozioni di base 7

8 Schema di reazione a catena nella reazione di fissione viene liberata energia sotto forma di energia cinetica dei neutroni, decadimento beta e raggi gamma X U 238 U 235 U 235 frammenti di fissione neutroni di prima generazione X neutroni di seconda generazione U 235 U neutroni di terza generazione

raggi gamma X U 238 U 235 U 235 frammenti di fissione neutroni di prima

9 Andamento della sezione d'urto di fissione dell' U 9

10 10

11 Bilancio Neutronico per unità di volume e di tempo Neutroni prodotti dalle fissioni - [ Neutroni catturati da nuclei passivi + Neutroni catturati da nuclei di acqua + Neutroni catturati da nuclei delle barre di controllo + Neutroni usciti dal nocciolo ] = Neutroni utili per le fissioni La densità dei neutroni utili per le fissioni è proporzionale al livello di potenza La densità dei neutroni utili per le fissioni è funzione della concentrazione di - U 235, U238, - materiale passivo, - materiale nelle barre di controllo, - densità del moderatore, = f(x,t) - densità del refrigerante; delle dimensioni del nocciolo, delle caratteristiche del riflettore Se f(x,t) è - costante nel tempo il reattore è critico ðk = 0 - aumenta nel tempo il reattore è sopra critico ðk > 0 - diminuisce nel tempo il reattore è sotto critico ðk < 0 k eff = (neutroni prodotti) n / (neutroni prodotti) n-1 = 1 +ð k 11

utili per le fissioni è funzione della concentrazione di - U 235, U238, - materiale passivo, - materiale nelle barre di controllo, - densità del moderatore, = f(x,t) - densità del refrigerante; delle

12 Potenza di decadimento dopo lo spegnimento del reattore 7% % della potenza svilupp pata dal reattore 6% 5% 4% 3% 2% 1% 0% 1s 10 s 1 m 10 m 1 h 5 h 1 d 10 d Tempo dopo lo spegnimento del reattore 12

13 Produzione di 135 Xe dopo lo spegnimento del reattore - curva blu (normalizzato a uno) concentrazione dello 135 X Tempo dopo lo spegnimento del reattore (ore) reattore cuva rossa Reattività nel r 13

14 Capacità nucleare installata 14

15 Mappa mondiale dei 443 impianti nucleari e zone a rischio sismico 15

16 Mappa dei 134 Impianti nucleari in Europa 16

17 17

18 Mappa dei Reattori in Italia Trino Vercellese PWR 260 MWe Caorso BWR 860 MWe Montalto di Castro BWR 982 MWe Latina GCR 160 MWe Garigliano BWR 150 MWe 18 Località Latina Tipo di reattore GCR Magnox Potenza MWe Inizio attività commerciale Chiusura Commenti /01/64 01/12/67 Garigliano BWR /01/64 01/03/82 Trino vercellese PWR /01/65 01/07/90 Caorso BWR /12/ Montalto di Castro BWR 982 Inizio costruzione 01/07/82 Interrotta per referendum 1987 Più potente in Europa Più potente nel mondo

Commenti 160 01/01/64 01/12/67 Garigliano BWR 150 01/01/64 01/03/82 Trino vercellese PWR 260 01/01/65 01/07/90 Caorso BWR 860

19 Incidente all Impianto Nucleare RBMK4 19

20 Localizzazione dell impianto nucleare Distanze da Kiew 100 km Minsk 320 km Moskwa 700 km Vienna 1030 km Inverness2290 km 20

21 Impianto Nucleare di Chernobyl 21

22 Visione schematica del Reattore Nucleare RBMK 4 1. Core 2. Piping of water lines 3. Lower biological shielding 4. Distribution headers 5. Side biological shielding 6. Drum-separator 7. Piping of steam-water lines 8. Upper biological shielding 9. Refuelling machine 10. Demountable plating 11. Fuel channel ducts 12. Downcorners 13. Pressure header 14. Suction header 15. Main circulation pump 22

23 23

24 Struttura del Reattore RBMK4 24

25 Elemento di combustibile 1. Estremità superiore per l'agganciamento dell'elemento di combustibile 2. Guida per l'inserimento dell'elemento di combustibile 3. Barra centrale di supporto 4. Fascio superiore delle barrette di combustibile 5. Fascio inferiore delle barrette di combustibile 6. Estremità inferiore dell'elemento di combustibile 25

26 Posizione delle barre di controllo Posizione troppo alta, vietata dal manuale di sicurezza Lo spostamento in basso provoca un aumento di reattività Posizione operativa Posizione di spegnimento Carburo di Boro Moderatore di grafite Separatore di grafite Elemento di combustibile Refrigerante 26

27 Schermo superiore del reattore RBMK4 27

28 Reactor hall of the RBMK RBMK4 reactor plate blue = startup neutron sources (12), grey = pressure tubes (1661) Yellow = shortened control rods (32), green = control rods (167), red = automatic control rods (12)

29 Caratteristiche principali del Reattore RBMK4 Potenza termica Potenza elettrica MW MW Arricchimento del combustibile 2.0 % Massa di Uranio per elemento di combustibile kg Numero di canali per gli elementi di combustibile 1661 Numero di canali per le barre di controllo 211 Barre di controllo per il controllo automatico 12 Altezza del nocciolo 7.00 m Diametro del nocciolo Materiale di rivestimento delle barrette di combustibile e dei canali 11.9 m Zircalloy Temperatura ingresso/uscita dal nocciolo 265 C/284 C Pressione nei separatori di vapore 68 atm 29

30 Collegamenti delle pompe In condizioni operative alla rete TG 7 MCP 11 MCP 12 di riserva MCP 13 MCP 14 TG 8 MCP 24 MCP 23 MCP 22 di riserva MCP alla rete

31 Progettazione e Realizzazione dell'esperimento 31

32 Esperienza (I parte) Potenza termica [MW] aprile 1986 Livello di potenza nominale 26 aprile 2400 ECCS disinserito Interruzione diminuzione potenza Livello minimo per il controllo MW 0 0 hr 4 hr 8 hr 12 hr 16 hr 20 hr 0 hr 4 hr Tempo 32

33 Esperienza (II parte) Potenza termica [MW] aprile 1986 Livello di potenza nominale TG7 spento (2+2) pompe sul TG8 26 aprile Permesso di riprendere la diminuzione di potenza Livello minimo per il controllo MW 0 0 hr 4 hr 8 hr 12 hr 16 hr 20 hr 0 hr 4 hr Tempo 33

34 Collegamenti delle pompe durante l esperimento alla rete (stand-by) X TG 7 MCP 11 MCP 12 di riserva MCP 13 MCP 14 TG 8 MCP 24 MCP 23 MCP 22 di riserva MCP alla rete (stand-by)

35 Esperienza (III parte) Potenza termica [MW] aprile 1986 Livello di potenza nominale 26 aprile Errore dell'operatore o difettoso funzionamento del calcolatore 2400 Cambio di turno degli operatori Livello minimo per il controllo MW!!!! Reattore molto instabile a 30 MWt 0 30 MW 0 hr 4 hr 8 hr 12 hr 16 hr 20 hr 0 hr 4 hr Tempo 35

36 Esperienza (IV parte) Potenza termica [MW] aprile 1986 Livello di potenza nominale 26 aprile stabilizzazione del reattore a 200 MWt inizio dell'esperimento: valvole di alimentazione del TG8 chiuse 800 Livello minimo per il controllo MW MW 0 hr 4 hr 8 hr 12 hr 16 hr 20 hr 0 hr 4 hr Tempo 36

37 Posizione delle barre di controllo allo SCRAM Posizione troppo alta, vietata dal manuale di sicurezza Lo spostamento in basso provoca un aumento di reattività Carburo di Boro Separatore di grafite 37

38 Esperienza (V parte) "It was like airplane pilots experimenting with the engines in flight" soviet scientist Legasov Potenza termica [MW] aprile 1986 Livello di potenza nominale 26 aprile Livello minimo per il controllo MW hr 4 hr 8 hr 12 hr 16 hr 20 hr 0 hr 4 hr Tempo

39 Il Reattori RBMK4 dopo l incidente 39

40 Schema del Reattore dopo l incidente 40

41 Materiale del nocciolo fuso corium 41

42 Liquidatori al lavoro liquidatori ( ) assorbirono 100mSv 5 volte superiore alla max dose annuale permessa ai lavoratori in impianti nucleari. Fondo naturale mSv/anno 42

43 Medaglia conferita al liquidatore 43

44 persone evacuate nella zona di 30 km dalla Centrale persone ricevettero 45 Rem di radiazione (Fondo naturale 0,24 Rem/anno) Bielorussia Chernobyl Nuclear Power Plant Pripyat 30 km Evacuation Zone Teterev River Pripyat River Chernobyl Lelev Kiev Reservoir Dnieper River Chernigov Desna River 2 tecnici morirono nella notte dell'incidente 28 morirono nel giro di alcune settimane 19 morirono tra il 1987 e il 2004 (non risulta chiaro se fossero attribuibili alle sole radiazioni. Non c'è nessuna evidenza chiara di un aumento di casi per esposizione alle radiazioni dopo 20 anni dall'incidente Ukraine Gravi effetti psicologici Kiev Più di 6000 bambini furono colpiti da tumore alla tiroide inalazione I-131 (98% guarirono). Diversi bambini nacquero con malformazioni 44 Continua la bonifica delle aree evacuate dalla popolazione

45 Il sarcofago dell impianto 45

46 Progetto del nuovo sarcofago 46

47 Attorno all impianto di Chernobyl (1) Dopo il disastro quattro kilometri quadrati di foresta di pini, situati sotto vento rispetto al reattore, cambiarono colore e la zona divenne nota come foresta rossa 47

48 Attorno all impianto di Chernobyl (2) 48

49 Attorno all impianto di Chernobyl

50 Se hai fatto un errore e non lo correggi, allora hai fatto veramente un errore Confucio ac 50

51 Dosi radioattive causa o pratica medica dose equivalente dose equivalente dose equivalente fondo naturale di radiazione (media) 2,4 msv/anno 0,24 Rem/anno 184 Beq/anno massima dose di fondo naturale (Ramsar valore medio) 10,2 msv/anno 1,02 Rem/anno 785 Beq/anno radiografia convenzionale < 1 msv < 0,1 Rem 77 Beq tomografia computerizzata 2 ~ 15 msv 0,2 ~ 1,5 Rem Beq PET, tomografia ad emissione di positroni 5 ~ 20 msv 0,5 ~ 2,0 Rem Beq scintigrafia 2 ~ 10 msv 0,2 ~ 1,0 Rem Beq Radioterapia 5 ~ 40 Sv 500 ~ Rem Beq Dose fatale durante il lavoro Sv Rem Beq Highest dose received by a worker responding to the Fukushima emergency 0.67 Sv 67 Rem Beq One set of dental radiographs 5 to 10 µsv 0,5 to 1,0 Rem Beq Dose assorbita Dose effettiva radiologica Inensità Intensità 51 SI unit Becquerel [Bq] Gray [G] Sievert [Sv] Rem [R]

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