Dalla fatidica notte del 26 aprile 1986, quando il reattore numero quattro si è letteralmente sciolto, rilasciando nell’aria una nube di isotopi radioattivi che per giorni ha infestato i cieli di tutta Europa e tutt'oggi continua a contaminare il terreno della Bielorussia e dell'Ucraina, l’ultimo reattore rimasto in funzione dei quattro originari è stato spento. E in condizioni di massima sicurezza, grazie ai sostanziosi contributi (oltre 700 milioni di dollari) garantiti da quaranta nazioni, fondi necessari per schermare con un sarcofago di cemento il cadavere dell’impianto in modo da impedire la continua fuoriuscita di radiazioni: quello costruito in tutta fretta dai sovietici subito dopo l’incidente, infatti, da anni fa acqua da tutte le parti.

Tutto a posto, allora? Il mondo intero, ma soprattutto le popolazioni ucraina e bielorussa, potranno tirare finalmente un sospiro di sollievo? La speranza è che sì, che da oggi l'incubo di impianti nucleari obsoleti e pericolosi, vere mine vaganti per tutta l'umanità, sia finito. E invece... Invece no: perché solo in Ucraina continueranno a funzionare una dozzina di centrali nucleari sorelle di quella di Chernobyl, mentre altre dello stesso tipo sono sparse nei territori dell'ex Unione Sovietica.

Queste mine, dunque, continueranno a vagare ancora per un bel po’ di tempo. Anzi, la situazione è destinata addirittura a peggiorare, come avvertono dal Center for non proliferation studies dell’Institute of international studies di Monterey, in California. "Il ministro dell’energia atomica russo, Evgeny Adamov, sta sponsorizzando una legge che vuole affidare il controllo sugli impianti nucleari allo stesso ministero, sottraendolo al GAN, ossia l’ispettorato federale per la sicurezza nucleare, un ente indipendente. Si prospetta così un ritorno alla gestione dell’era pre Chernobyl, i cui risultati, purtroppo, si è avuto modo di sperimentare a fondo" sostengono sulle colonne dell’Internazionale Herald Tribune Cristina Chuen a Elena Sokova, ricercatrici dell’istituto californiano che tentano in questo modo di sensibilizzare i paesi occidentali rispetto a questo aspetto. "La creazione di un’agenzia di controllo per l’energia nucleare è stato uno dei frutti della nascente democrazia nell’ex Unione sovietica, nei primi anni novanta. Oggi il ministero dell’energia atomica tenta di riguadagnare potere. La scorsa estate ha ottenuto di impedire al GAN di interferire con le attività nucleari connesse a strutture militari, ora sta cercando di togliere al GAN qualsiasi giurisdizione anche sugli impianti civili. Così, si arriverà all’assurdo di un ente che controllerà se stesso. Come dicono i russi, è come lasciare un lupo a guardia delle pecore".

Che non si tratti di un pericolo aleatorio è confermato dalle parole di Yuri Vishnevsky, presidente del GAN: "Lo scorso anno abbiamo tentato di far chiudere due reattori nucleari a plutonio vicino a Tomsk, in Siberia, perché non sicuri. Ma il Ministero dell’energia atomica, complice il governo, ha deciso di continuare a farli funzionare".

A meno di un intervento internazionale deciso che faccia pressione sui politici russi, e che magari garantisca cospicui (e controllati) finanziamenti per la costruzione di impianti più sicuri (o meglio, per la conversione ad altre forme di energia) il pericolo nucleare continuerà a stendere le sue nere ali sul mondo. Sommandosi ai disastri già prodotti finora, gli effetti che l’incidente nucleare peggiore della storia (si stima che siano state rilasciate 50 tonnellate di materiale radioattivo, equivalente a 10 esplosioni atomiche del tipo di quella avvenuta a Hiroshima) ha lasciato dietro di sé, in termini di salute umana e di contaminazione dell’ambiente.

La salute della popolazione dopo il disastro

Trentuno morti subito in seguito all’incidente, centinaia di altri (in gran parte "liquidatori", ossia persone inviate sul luogo per tamponare il disastro) ricoverati in ospedale con i classici sintomi di malattia da radiazione, cinque milioni di persone, sparse sui territori delle Bielorussia dell’Ucraina e della Federazione russa, esposte al fallout radioattivo, costituito soprattutto dagli isotopi di iodio e cesio: sono le cifre brute dell’immediato dopo esplosione. Che però da sole non rendono conto della gravità della situazione. A questi casi infatti vanno aggiunte le migliaia di bambini che, dopo anni, sono stati colpiti da tumori della tiroide dovuti al contatto con lo iodio radioattivo, per non parlare delle ricadute a livello psicologico che tutta la popolazione coinvolta sta ancora scontando.

La radiattività Cosmica

Dose massima assorbibile

Occorre aver chiaro il concetto di dose massima assorbibile (DMA), che è relativo al tempo di esposizione e deve tener conto della radioattività naturale.

La DMA totale di radioattività che possiamo assorbire in un anno senza conseguenze è di circa 500 millirem, che equivale a una dose di assorbimento continuo di 0,057 millirem/h. Le radiazioni di fondo hanno un'intensità che non supera in genere i 126 millirem all'anno, che equivale a 0,014 millirem/h. Ciò significa che per un certo tempo possiamo assorbire anche dosi ben maggiori (senza però esagerare) degli 0,057 millirem/h, purché l'assorbimento annuale non superi 500 millirem. Si noti, ad esempio, che durante una radiografia si assorbono, per una frazione di secondo, dai 50 ai 120 millirem. Bastano però cinque radiografie in un anno per farci superare la DMA annuale.

Rapporti fra unità di misura delle radiazioni

I rem (röntgen equivalent man) si usano per indicare la quantità di energia assorbita dagli esseri organici.

1 millirem = 1,14 mR/h

1 mR/h = 0,877 millirem

I rad (radiation absorbed dose) si usano per indicare l'assorbimento di radiazioni da parte di sostanze inorganiche.

1 millirad = 0,877 millirem

1 millirad = 1,14 mR/h

1 microGray/h = 0,115 mR/h

1 mR/h = 8,69 microGray/h

DOSI RADIOATTIVITA'

DOSE E CONVERSIONI INTERNAZIONALI

1 SIEVERT=100 REM= 100.000 MILLI ROENTGEN

MAX DOSE ASSORBIBILE O,5 REM PER ANNO PER GENTE COMUNE

0,005 SIEVERT ------ 5 REM PER ADDETTI AI LAVORI

0,05 SIEVERT

RADIAZIONE SOLARE

RADIAZIONI ALFA (a), BETA (b) E GAMMA ( g)

                    La radioattività, sia essa naturale o artificiale, consiste nell'emissione da parte dei nuclei atomici di radiazioni alfa  (a) e/o  beta (b)  e/o  gamma  (g). Vi sono poi delle radiazioni neutroniche che vanno considerate a parte.

                    Le radiazioni alfa sono costituite da tanti nuclei di elio (o elioni), ₂He⁴, scagliati dai nuclei della sostanza emittente. Ogni particella a è quindi costituita da due neutroni e da due protoni legati insieme (poiché un legame di questo tipo è, come abbiamo visto, molto stabile con energia di legame pari a 28,2 MeV). La carica di queste particelle è evidentemente positiva, il doppio, in valore assoluto, della carica dell'elettrone. Esse sono inoltre molto pesanti (hanno una massa pari a 4,04 uma) e conseguentemente, pur essendo scagliate a grande velocità dai nuclei (circa 20 000 Km/s), a causa della loro intensa reazione con le molecole d'aria, le ionizzano, perdendo gran parte della loro energia cinetica in tragitti che, in aria, vanno dai due agli otto centimetri. Nel caso poi queste particelle debbano attraversare materia solida, la loro perdita di energia avviene molto prima (sono bloccate da sottili foglie di carta o di alluminio, dai vestiti, dagli strati superiori della pelle). Si riassume tutto questo nel dire che la radiazione a è poco penetrante .

Al contrario, se la sorgente è posta all'interno di un organismo vivente (per ingestione o inalazione di pulviscolo radioattivo), i danni che essa provoca sono enormi, veri disastri: in breve tempo i tessuti vicini alla sorgente sono distrutti da questi grandi proiettili dotati di una buona dose di energia. Attraversando la materia vivente le particelle a, dotate di carica positiva, interagiscono con gli atomi provocandone la ionizzazione; come risultato si ha la distruzione o il danneggiamento delle molecole del tessuto in considerazione.

                        Quando un nucleo emette una particella a il suo numero atomico Z diminuisce di due unità (dal nucleo se ne sono andati due protoni) mentre il numero di massa A diminuisce di quattro unità (dal nucleo, oltre ai due protoni, se ne sono andati anche due neutroni). Ad esempio, il nucleo del Radio 226 (₈₈Ra²²⁶) decade, emettendo una particella a, in Radon 222 (₈₆Rn²²²):

₈₈Ra²²⁶   ------------->  ₈₆Rn²²² +  a .

                        La radiazione beta è costituita da fasci di elettroni di carica negativa o di elettroni di carica positiva (positroni, particelle che hanno  stessa massa e stessa carica, cambiata di segno, dell'elettrone e che si indicano con e⁺) espulsi a gigantesche velocità (vicine a quelle della luce) dai nuclei atomici. Ci siamo già imbattuti nel paragrafo 3 nel rompicapo di elettroni espulsi da un nucleo. Ritorniamoci un momento con qualche dettaglio in più.

                        Il nucleo è formato da protoni e neutroni tenuti insieme dalla forze nucleari. I nuclei più stabili sono quelli che hanno un numero di neutroni pari a quello dei protoni. Ciò che accade è che, al crescere del numero di massa A, il numero dei neutroni N sopravanza, ed a volte anche di molto, il numero dei protoni Z. In questo caso si è in presenza di nuclei di atomi pesanti che, come abbiamo visto, da un certo punto in poi sono instabili. Supponiamo allora di avere un nucleo di Radio (₈₈RA²²⁶), già considerato. In esso si hanno Z = 88 protoni ed N = 138 neutroni (in modo che N + Z = A = 226). Il rapporto tra neutroni e protoni in un nucleo di questo elemento è:

N/Z  =  138/88  =  1,568.

Abbiamo già detto che il Radio 226 emette radiazioni alfa (e quindi perde dal suo nucleo due neutroni e due protoni) trasmutandosi in Radon 222. Nel nucleo di Radon si hanno allora 136 neutroni ed 86 protoni ed il rapporto tra essi vale ora:

N/Z  = 136/86  =  1,581,

sono cioè aumentati percentualmente i neutroni rispetto ai protoni. Quindi l'emissione di radiazione alfa provoca l'effetto ora visto. Al crescere del numero delle emissioni alfa i neutroni aumenteranno sempre percentualmente rispetto ai protoni, finché si arriva ad un certo punto in cui i nucleoni rimasti nel nucleo devono arrangiarsi in modo da poter continuare a coesistere.

                        Ed allora, all'interno del nucleo si origina un processo che trasforma un neutrone in un protone ed un elettrone (oltre ad un neutrino). Il protone resta all'interno del nucleo andando ad aumentare la percentuale dei suoi simili; gli elettroni ed i neutrini vengono scagliati fuori. La reazione (decadimento beta) è quella che abbiamo già descritto nel paragrafo 3:

₀n¹  ----------->   ₁p¹  +  e^-   +   n

o meglio:

₀n¹  ----------->   ₁p¹  +  b^-   +   n

ed in definitiva dei nuclei emettono elettroni accompagnati da energia emessa sotto forma di neutrini. Vi è poi il caso, raro per la verità, di un nucleo che ha un eccesso di protoni. Analogamente a quanto visto, può essere il protone nel nucleo a diventare instabile ed a disintegrarsi emettendo il positrone cui abbiamo accennato ed il solito neutrino. Questa eventualità ha senso solo all'interno del nucleo infatti, al di fuori di esso, il protone è una delle particelle più stabili che si conoscano. Un esempio di decadimento beta positivo (b⁺) è quello che dal Tulio 69 porta all'Erbio 68:

₆₉Tu¹⁶⁶   -------------->  ₆₈Er¹⁶⁶   +  b⁺   +   n

(ed in questo caso si ha a che fare con un vero e proprio neutrino e non con un antineutrino, come nell'ordinario decadimento beta che ora vedremo).

                        L'elemento il cui nucleo abbia subito un decadimento beta aumenterà di una unità il numero atomico Z (a causa dell'acquisto di un protone da parte del nucleo) mentre manterrà invariato il suo numero di massa A (a causa del fatto che il protone acquistato va a bilanciare il neutrone perduto e del fatto che la massa dell'elettrone che è stato espulso è praticamente trascurabile). Vediamo alcuni esempi di decadimento beta (oltre quello già visto nel paragrafo precedente). Il Cobalto 60 (₂₇Co⁶⁰) mediante un decadimento beta diventa Nichel 60 (₂₈Ni⁶⁰):

₂₇Co⁶⁰  ----------->  ₂₈Ni⁶⁰  +  b^-   +   n .

Allo stesso modo, bombardando con neutroni l'Uranio 238 (₉₂U²³⁸), si ha l'elemento transuranico Nettunio 239 (₉₃Np239):

_on¹  +  ₉₂U²³⁸  ------------>   ₉₃Np²³⁹  +  b^-   +   n .

A sua volta il nettunio 239 decade, mediante emissione  b, in Plutonio 239 (₉₄Pu²³⁹):

₉₃Np²³⁹   ---------->  ₉₄Pu²³⁹  +  b^-   +   n .

                        Vediamo ora ad alcune caratteristiche delle radiazioni  b. Le particelle  b, innanzitutto, non hanno tutte la stessa energia come le particelle  a . Essa può variare in un'ampia fascia di valori (da alcune centinaia di KeV ad alcuni MeV). Anche le particelle b  ionizzano l'aria che attraversano ma in misura molto minore di quanto fanno le particelle  a  (spesso si ha a che fare anche con una ionizzazione secondaria: gli ioni prodotti dalla ionizzazione delle particelle b vanno a loro volta a ionizzare altri atomi). Proprio perché ionizzano meno (e quindi cedono una minore quantità di energia) le particelle b possono penetrare più a fondo nella materia. Nell'aria, ad esempio, possono percorrere (con una traiettoria a zig-zag, contrariamente alla traiettoria rettilinea seguita dalla particella  a) tratti lunghi fino a 10 m; nella terra penetrano fino a 7 mm, nel calcestruzzo fino a 5 mm, nel piombo fino a circa 1 mm, mentre nella pelle possono penetrare per alcuni centimetri. In seguito a questo ultimo fatto le radiazioni b assorbite dall'uomo sono dannose per la pelle e, soprattutto, per gli occhi. Se l'assorbimento avviene invece all'interno dell'organismo, le lesioni che vengono provocate sono molto gravi. 

                    La radiazione gamma è, contrariamente alle altre due, esclusivamente energetica: non si tratta di particelle dotate di massa ma di particelle o quanti di sola energia (che varia da alcuni KeV a 2 MeV). Le radiazioni gamma sono fisicamente identiche ai raggi X di alta energia, l'unica differenza (oltre allo spettro di frequenza) è che i raggi gamma sono prodotti dall'interno del nucleo atomico mentre i raggi X in modo diverso. Si tratta di onde elettromagnetiche della stessa natura di quella della luce, ma con lunghezze d'onda molto più piccole (da 3.10^-9 cm fino a valori di gran lunga più piccoli) e quindi con frequenze molto più elevate; queste radiazioni si propagano sotto forma di pacchetti (d'onda) di sola energia (fotoni) alla velocità della luce, sono prive di carica elettrica e, rispetto alle radiazioni alfa e beta, hanno un potere penetrante molto superiore e, conseguentemente, un potere ionizzante molto inferiore. Si pensi che la radiazione gamma penetra in media spessori di 14 cm di terra, di 10 cm di calcestruzzo, di circa 2 cm di piombo, oltre a riuscire ad attraversare completamente il corpo umano (mentre i raggi X sono bloccati dalle ossa, queste ultime sono trasparenti per i raggi g . Quest'ultimo fatto rende conto dell'estrema pericolosità per l'uomo di questo tipo di radiazione.

                    I raggi  g accompagnano usualmente l'emissione di radiazione a  e b  e sono emessi da quasi tutti gli isotopi radioattivi artificiali e da alcuni elementi dotati di radioattività naturale. Il meccanismo di emissione di raggi  g da un nucleo è analogo all'emissione di fotoni da un atomo. Quando in un atomo un elettrone si trova in uno stato eccitato (orbita più elevata di quella che gli compete) tende a ritornare al suo stato non eccitato. Il salto di un elettrone da un'orbita più alta a d una più bassa comporta la perdita di energia da parte di un atomo; questa energia perduta viene emessa verso l'esterno sotto forma di fotoni o quanti. Analogamente per il nucleo: quando esso ha emesso radiazione  a o b può trovarsi in uno stato anormale a cui compete una quantità di energia in più (stato eccitato). Il nucleo risulta eccitato e tende a perdere l'energia che ha in più emettendola sotto forma di radiazione g o quanti  g o fotoni g .

                    Vediamo una delle possibili reazioni cui si accompagna l'emissione di raggi g . Se si bombarda con neutroni il Cobalto 59 (₂₇Co⁵⁹) si ottiene Cobalto 60 (₂₇Co⁶⁰) che si trova in uno stato eccitato; dopo poco tempo questo Cobalto 60 emette energia sotto forma di raggi  g raggiungendo il suo stato normale:

₂₇Co⁵⁹  +  ₀n¹  -------->  (₂₇Co⁶⁰)*  -------->  ₂₇Co⁶⁰  +  g,

dove il termine della reazione contrassegnato con asterisco sta a denotare lo stato eccitato del Cobalto 60.

Figura 7

                    Prima di chiudere il paragrafo occorre accennare alla radiazione neutronica, che non è propriamente l'emissione di neutroni da parte di un nucleo ma di neutroni che vengono liberati dai nuclei atomici durante i processi di fissione nucleare (vedi oltre); quando un nucleo pesante viene spezzato in due o più frammenti, alcuni neutroni appartenenti al nucleo iniziale vengono espulsi. Si tratta di una radiazione con una discreta massa e priva di carica. Proprio per questo ultimo motivo è estremamente pericolosa in quanto questi neutroni vengono facilmente catturati dai nuclei delle sostanze circostanti il luogo di loro produzione, alterando il rapporto di stabilità neutroni-protoni nei nuclei e rendendo quindi radioattive molte di quelle sostanze, tra cui aria, acqua, terra, ... La radiazione neutronica è molto penetrante (ancora per l'assenza di carica, in quanto diminuiscono le interazioni di tipo elettrico con gli atomi e le molecole dei corpi attraversati), essa attraversa facilmente materiali che bloccano invece altri tipi di radiazione. I raggi neutronici, a parità di dose con i raggi gamma, sono da quattro a dieci volte biologicamente più efficaci.

Terremoto 11 Marzo 2011 in Giappone

Il terremoto del 11 Marzo 2011 in Giappone ha prodotto un dissesto tale fino ad arrivare a danneggiare il nucleare, il danno prodotto e la relativa bonifica delle acque , dei terrreni ecc. quanto costerà in patrimonio di vite umane e non solo. La cosa fà pensare che un popolo attento come i giapponesi non abbia visto oltre quel limite, mi chiedo se forti terrremoti in altre posizioni geografiche si fossero abbattutui e le popolazioni non preparate o almeno in parte a sisma di una certa intensità cosa sarebbe successo?