Nucleare e Ragione

Tempo di dimezzamento, questo incompreso

di Massimo Burbi

Aggiornamento 19/8/2025: abbiamo pubblicato sul nostro canale Instagram alcuni quiz sulle tematiche trattate da questo articolo. Trovate i quesiti e le relative risposte scorrendo fino in fondo alla pagina.
Se siete interessati alle puntate precedenti dei nostri quiz, potete leggere gli articoli correlati qui, qui e qui.

“Resterà radioattivo per centinaia di anni” è una di quelle frasi che fanno sempre il pieno di click.

Dipende dal tempo di dimezzamento, ogni radionuclide ha il suo e anche parlando dei più “comuni” si può andare da qualche giorno a miliardi di anni [1]. Un tempo di dimezzamento molto lungo vuol dire che quel radionuclide continuerà ad emettere radiazioni ionizzanti per molto tempo, il che viene generalmente associato ad un maggior rischio per la popolazione, ma è proprio così?

Quello qui sotto è lo spettro gamma di un campione di suolo contaminato misurato nel 2019, anche senza sapere da dove proviene c’è un indicatore certo per stabilire che si tratta di contaminazione da Fukushima e non da Chernobyl: la presenza ancora ben visibile di uno dei picchi di Cesio 134.

Spettro gamma di un campione di suolo raccolto all’interno della Prefettura di Fukushima

Al momento dell’incidente i picchi di Cesio 134 e Cesio 137 avevano “altezze” paragonabili, ma il Cesio 134 ha un tempo di dimezzamento di 2.06 anni [2], quindi negli otto anni circa trascorsi tra il suo rilascio in atmosfera nel 2011 e il momento della misura si era già dimezzato quasi quattro volte, mentre il picco del Cesio 137, con il suo tempo di dimezzamento di 30.07 anni [3], si era ridotto di meno del 20%.

Campione di suolo di Fukushima testato nel Maggio 2019

Ripetendo la misura su quello stesso campione di suolo oggi, il picco del Cesio 134 risulterebbe ulteriormente ridotto di quasi tre volte, mentre quello del Cesio 137 sarebbe quasi intatto, ed ecco perché, nel lungo periodo, Il Cesio 137 resterà l’unico radionuclide rilasciato a seguito dell’incidente di Fukushima chiaramente rilevabile con uno spettrometro gamma, come è già da tempo a Chernobyl, dove i picchi gamma di Cesio 134 e di altri radionuclidi a vita più breve sono scomparsi da un pezzo.

Se il Cesio 137 è quindi il principale responsabile della radioattività a medio/lungo termine causata da eventi come Chernobyl [4], vuol dire che questo è il radionuclide più pericoloso che si produce in circostanze del genere?

Parlando in particolare di esposizione interna, ovvero quella dovuta all’ingestione di cibo contaminato o all’inalazione di polveri, la risposta è no: un elevato tempo di dimezzamento non vuole infatti necessariamente dire un maggiore rischio. Questa grandezza va infatti messa in relazione con un altro tempo di dimezzamento, quello biologico, che esprime quanto si stima che quel radionuclide rimarrà all’interno del corpo umano.

Ad esempio il Cesio 137 ha un tempo di dimezzamento di 30 anni e un tempo di dimezzamento biologico di circa 70 giorni [5], il che vuol dire che abbandona l’organismo avendo rilasciato solo una piccola parte delle sue radiazioni.

Al contrario, lo Iodio 131, altro radionuclide che viene rilasciato in eventi come Chernobyl o Fukushima, ha un tempo di dimezzamento di soli 8 giorni [6], ma un tempo di dimezzamento biologico dell’ordine dei 100 giorni [7], quindi, se assorbito, ad esempio attraverso gli alimenti, ha una capacità molto maggiore di rilasciare le sue radiazioni prima di abbandonare il nostro corpo.
A Chernobyl, al 2005, lo Iodio 131 aveva causato fino a 6000 tumori alla tiroide di cui 15 letali [8], anche per la mancanza di informazione da parte delle autorità sovietiche, che nei primi tempi dopo l’incidente non misero in guardia la popolazione delle aree rurali sui rischi di consumare alimenti come il latte proveniente da quelle zone [9]. Per inciso, non ci sono evidenze di altri effetti sulla salute della popolazione (*) dovuti alle radiazioni [10].

Tempi di dimezzamento fisici e biologici di alcuni radionuclidi

Lo Iodio 131 scompare in poco più di un mese, qualche settimana di attenzione sarebbe quindi bastata a disinnescarne i rischi, lasciando il campo alle conseguenze a lungo termine dovute al solo Cesio 137, che continuerà a contribuire alla radioattività di quei luoghi per decenni e secoli, ma senza causare altrettanti danni (**) [11].

Ecco perché “resterà radioattivo per centinaia di anni” è una frase che va saputa scrivere e va saputa leggere, ed è bene diffidare di chi la usa come scorciatoia per dipingere scenari catastrofistici un tanto al chilo.

P.S. parlando di tempi di dimezzamento lunghi, i tre principali radionuclidi che contribuiscono alla radioattività naturale, quella che è intorno e dentro di noi, ovvero l’Uranio 238 [12], il Potassio 40 [13] e il Torio 232 [14], hanno tempi di dimezzamento rispettivamente di 4.5, 1.25 e 14 miliardi di anni.

(*) Escludendo quindi i membri del personale intervenuto sul posto subito dopo l’incidente, alcuni dei quali hanno assorbito dosi molto elevate.
(**) Inoltre la radiazione dello Iodio 131 si concentra su un singolo organo (la tiroide), peggiorando ulteriormente la situazione.

QUANTE NE SAI?

Abbiamo di recente lanciato sul nostro canale Instagram una serie di quiz a tema nucleare, con cadenza settimanale.
Ecco i quesiti proposti il 18 agosto 2025 (in grassetto le risposte corrette):

1) Il tempo di dimezzamento di un isotopo radioattivo è il tempo per cui:
a – L’isotopo perde tutta la sua radioattività
b – Metà dei nuclei instabili decadono
c – La radioattività raddoppia

2) Qual è un errore comune nella percezione del tempo di dimezzamento?
a – Che non sia mai misurabile
b – Che un tempo più lungo significhi automaticamente più pericolosità
c – Che si applichi solo ai reattori nucleari

3) Nel caso del cesio-137, quale fattore riduce il tempo in cui resta nel corpo umano?
a – La bassa energia dei suoi fotoni
b – La sua instabilità atomica
c – Il suo tempo di dimezzamento biologico di circa 70 giorni

[N.d.R.: La domanda n. 2 ha messo in difficoltà i nostri lettori, perché in apparenza tutte le risposte potevano sembrare corrette. Il nostro obiettivo, tuttavia, era stimolare una riflessione su un tipico fraintendimento riguardante il fenomeno della radioattività, che speriamo la lettura di questo articolo abbia contribuito a chiarire. Appuntamento alla prossima settimana!]

RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI

[1] https://www.epa.gov/radiation/radionuclides

[2] http://nucleardata.nuclear.lu.se/toi/nuclide.asp?iZA=550134

[3] http://nucleardata.nuclear.lu.se/toi/nuclide.asp?iZA=550137

[4] https://hps.org/documents/chernobyl_legacy_booklet.pdf

[5] http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Nuclear/biohalf.html

[6] http://nucleardata.nuclear.lu.se/toi/nuclide.asp?iZA=530131

[7] http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Nuclear/biohalf.html

[8] https://www.unscear.org/docs/reports/2008/11-80076_Report_2008_Annex_D.pdf (general conclusions, pagine 64 e 65)

[9] https://www.unscear.org/docs/reports/2008/11-80076_Report_2008_Annex_D.pdf (punto 140, pagina 84).

[10] https://www.unscear.org/docs/reports/2008/11-80076_Report_2008_Annex_D.pdf (general conclusions, pagine 64 e 65)

[11] https://www.unscear.org/docs/reports/2008/11-80076_Report_2008_Annex_D.pdf (punto 4, pagina 47, punto 100, pagina 65).

[12] http://nucleardata.nuclear.lu.se/toi/nuclide.asp?iZA=920238

[13] http://nucleardata.nuclear.lu.se/toi/nuclide.asp?iZA=190040

[14] http://nucleardata.nuclear.lu.se/toi/nuclide.asp?iZA=900232

Con quale energia faremo il pieno alle nostre auto nel 2035?

Alcuni giorni fa i nostri Andrea Camerini e Pierluigi Totaro hanno partecipato alla registrazione di una puntata di eVoices, un podcast condotto Federica Musto e Daniele Invernizzi, in collaborazione con Key Energy – ITALIAN EXHIBITION GROUP.

Nel corso della trasmissione, a cui ha partecipato anche Nicola Armaroli, si è parlato di transizione ecologica e del possibile mix energetico italiano per il 2035, investigando le potenzialità di sviluppo delle fonti rinnovabili ed il ruolo che potrà avere l’energia nucleare, anche alla luce della recente inclusione di questa fonte nella Tassonomia della Finanza Sostenibile.

E’ possibile riascoltare la puntata di eVoices su Spotify, al link riportato qui di seguito:

Avete delle domande sui temi trattati e desiderate un approfondimento? Scrivetecelo nei commenti!

La nostra associazione crede molto nell’approfondimento e al dibattito su questi temi! Vuoi organizzare un’attività con il tuo gruppo, la tua associazione, la tua scuola o la tua università e cerchi un esperto come relatore? Scrivici!

Nucleare e Ragione @KlimatFest

Networking, networking e networking. Questo è quello che ci viene offerto e che possiamo offrire al Klimat Fest.

Dal 2 al 5 giugno giugno si è tenuta al laghetto Niguarda del Parco Nord di Milano l’edizione 2022 del KlimatFest, festival di associazioni impegnate sul tema del contrasto al cambiamento climatico.
Nei quattro giorni di evento, si sono alternati al nostro gazebo (in ordine puramente alfabetico) Simone Arrigoni, Dora Bianconi, Alessandro Castelvetri, Renzo Colombo, Daniele Corrini, Enrico D’Urso, Vincenzo Destino, Andrea Elia, Matteo Monfrini, Davide Orecchia. Come già lo scorso anno, il nostro Comitato è stato presente per l’intera durata dell’iniziativa, promuovendo e partecipando, con Matteo Monfrini e Davide Orecchia, ad un dibattito su “Autonomia energetica, quale mix per il futuro” insieme ad alcuni rappresentanti di Legambiente. Da questo dibattito con Legambiente non è emerso nulla di nuovo circa la loro posizione antinucleare (si sono presentati con magliette nere con scritte in giallo NO GAS – NO NUKE) se non per il fatto che dovremo d’ora in poi aggiornare il nostro vocabolario e parlare di “energie diversamente programmabili” – sì, sì, è come ora Legambiente chiama il solare e l’eolico. Come ha fatto notare il nostro socio Daniele: <<finchè si piega la realtà alle proprie convinzioni è semplice fare a meno del nucleare>>. Gli altri due cavalli di battaglia ideologici sono stati “il nucleare non è democratico”, “il fotovoltaico crea lavoro perchè posso cambiare i pannelli non appena escono nuovi modelli, mentre una centrale nucleare una volta installata resta lì per quaranta – cinquanta anni”…
Di fronte a queste affermazioni ogni argomentazione razionale non può che cedere il passo!

Ma non è stato solo dibattito. ll Festival, grazie ai suoi tempi abbastanza “diluiti” ha anche permesso incontri e scambi con i rappresentanti di molte associazioni, da quelle ferocemente antinucleari come Legambiente e COOP a quelle, sempre antinucleari ma più aperte al dibattito come Greenpeace, fino ad altre aperte a discutere i pro e i contro e curiose dei motivi della nostra presenza.
Il pubblico, sempre abbastanza limitato, è stato attratto dai plasticati esposti sul nostro gazebo, in particolare il celebre “Lo sai che le banane sono radioattive?” Questa domanda ha fatto fermare più di una persona incuriosita e desiderosa di conoscerne il motivo. In futuro bisognerà preparare anche un cartello con il “sale iposodico” e con le “noci brasiliane”!
Anche l’utilizzo del contatore Geiger e la spiegazione degli spettri di emissione del sale iposodico e delle retine delle lampade a gas (con Torio), fornitici da Massimo Burbi, hanno riscontrato un discreto interesse da parte del pubblico.
Non sono mancati commenti molto critici nei nostri confronti e sul fatto che fossimo presenti al Festival. Come notato dal nostro socio Andrea Elia: <<È quasi assurdo pensare come molti ritengano la nostra semplice presenza come provocatoria e fuori luogo>>.

Networking, networking e networking.

Un aspetto particolarmente interessante e stimolante è stato rappresentato dagli incontri “fuori onda” con le altre associazioni presenti, tra cui Statale a Impatto Zero, Resilient Gap (PoliMi), Punto_Zero_IG, Rethinking Climate: Communicating Sustainability: tutte realtà con cui nei prossimi mesi dovremo coltivare le relazioni, farle crescere e farle fruttare, a beneficio di tutti e della corretta informazione scientifica in ambito energetico e nucleare.

Comunicazione, presenza, networking, sia dal vivo che sui canali media, tra cui Milano AllNews, il canale Web-TV che ha seguito l’intero festival: è il risultato che ci portiamo a casa da questo KlimatFest 2022 e che sicuramente contribuirà alla nostra crescita fino alla prossima partecipazione.

Un grazie a tutti i soci che hanno contribuito a questa quattro giorni, sia con la loro presenza che con il loro fondamentale supporto da remoto, e arrivederci ai prossimi eventi!

Lettera agli europarlamentari per il nucleare in Tassonomia Europea

Italia per il nucleare

Oggi abbiamo inviato a tutti gli Europarlamentari italiani una lettera – condivisa anche con tutti i principali organi di stampa – con la richiesta che l’Italia si esprima per l’inserimento dell’energia nucleare nella Tassonomia Europea della Finanza Sostenibile, alla votazione in programma nei prossimi giorni a Strasburgo. Qui di seguito il testo.

Onorevole Deputato,

l’Unione Europea si trova di fronte ad una sfida senza precedenti: conciliare le proprie esigenze di sviluppo con un rinnovato rispetto per l’ambiente. La transizione ecologica richiede interventi decisivi e articolati, per i quali è necessario sostenere tutte le soluzioni tecnologiche che permettano di raggiungere gli obiettivi di decarbonizzazione, soppesando per ciascuna di esse i rischi e i benefici e valorizzandone la complementarità.

Come coordinamento Italia per il Nucleare scriviamo questa lettera per chiederLe di dare voto favorevole all’Atto Delegato approvato dalla Commissione Europea lo scorso 2 febbraio 2022, che include nucleare e gas…

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Nucleare: rischio, risorsa, oppure…?

Sabato 14 maggio 2022, nell’auditorium dell’Istituto di Istruzione Superiore P. Scalcerle di Padova, si è tenuto un incontro/dibattito a cui hanno partecipato la nostra socia Claudia Gasparrini e il presidente di Legambiente Veneto, Luigi Lazzaro.

Il confronto tra i due oratori è stata un’importante occasione per gli studenti per ragionare sui vantaggi e gli svantaggi dell’energia nucleare e per interrogarsi sul suo possibile ruolo in Italia per la transizione energetica e la lotta ai cambiamenti climatici.

Riportiamo qui di seguito il link al video del dibattito.

Volete anche voi proporre un evento simile nella vostra scuola per il prossimo anno scolastico? Scriveteci!

Incontri a Trieste con l’associazione Synapser

Il 24 febbraio e il 30 maggio 2022 il nostro presidente Pierluigi Totaro è stato invitato dall’associazione culturale Synapser, a tenere un mini-ciclo di seminari sul tema dell’energia nucleare, per i suoi associati.

I due incontri si sono svolti presso il Dipartimento di Studi Umanistici dell’Università di Trieste, e hanno visto la partecipazione di un gruppo molto attento di giovani professionisti e studenti universitari.
Tanti gli argomenti toccati e che hanno suscitato le domande del pubblico, dal problema di come comunicare correttamente le problematiche energetiche e le possibili soluzioni in un contesto fortemente polarizzato, al ruolo dell’energia nucleare per la transizione energetica, passando per i dettagli tecnici relativi ai principi di funzionamento di una centrale nucleare a fissione e senza trascurare gli aspetti più controversi e che spesso suscitano paure e incomprensioni, come quelli relativi alla sicurezza e alla gestione dei rifiuti radioattivi.
Non poteva mancare anche una panoramica sulla fusione nucleare e sulle prospettive di questa tecnologia per il futuro energetico dell’umanità.

La nostra associazione è sempre a disposizione per intervenire in scuole, università, associazioni, circoli, offrendo le proprie competenze e la propria passione per la divulgazione. Come fare? Scriveteci!

Qui di seguito, i link ai pdf delle due presentazioni:
– Primo incontro
– Secondo incontro

Le grotte di Orvieto e le trincee di Chernobyl

di Massimo Burbi

Parlando di radiazioni, Orvieto non è un posto come gli altri, l’UNSCEAR l’ha inclusa nella lista di aree del pianeta ad alta radioattività ambientale [1]. E’ fondata su una rupe di tufo e pozzolana, usati anche per costruire gran parte degli edifici del centro storico che, come Piazza San Pietro a Roma, è quasi interamente pavimentato in porfido, tutte rocce di origine vulcanica ben più radioattive della media.

Tra le strade e le stradine di Orvieto si rilevano valori di rateo di dose tra 0.35 e 0.55 μSv/h, ma qua e là si può arrivare anche oltre gli 0.70 μSv/h, ovvero da 5 a 10 volte i valori medi che si registrano in Italia.

Quando leggiamo di situazioni o eventi che causano un aumento dei livelli di radiazioni ionizzanti fino a dieci volte i valori “normali” per qualche ora, ricordiamoci che in posti come Orvieto questi valori ci sono 24 ore al giorno, 365 giorni all’anno (366 nei bisestili).

Ma nelle grotte sotto la città di Orvieto, dove ogni giorno si dirigono visite guidate che fanno il pieno di turisti ogni 15-20 minuti, si va anche oltre.

Quando ci si trova in zona, Orvieto e le sue grotte meritano sempre una visita

Ieri sono sceso in due di queste grotte armato di dosimetro e in circa 35 minuti ho accumulato una dose di 0.40 μSv, che corrisponde ad un rateo di dose medio di circa 0.70 μSv/h, ma in diverse zone ho rilevato valori ben al di sopra di 1 μSv/h, anche se il picco 3.53 μSv/h, registrato per pochi secondi, è frutto di una semplice fluttuazione e quindi non significativo.

Nel corso di poco più di tre ore ad Orvieto il mio dosimetro ha accumulato una dose di 1.37 μSv, con un picco di 3.53 μSv/h che è però il frutto di una semplice fluttuazione

Non si tratta di valori pericolosi (*), ma se consideriamo che il livello “normale” di fondo ambientale da radiazione gamma in Italia è intorno a 0.07 μSv/h [2], c’è da scommettere che se questi dati venissero pubblicizzati con i toni che usa abitualmente certa stampa, non ci sarebbero più molte persone disposte a pagare un biglietto per scendere in quelle grotte, e magari mettendoci qualche punto esclamativo in più spunterebbero fuori comitati locali per farle chiudere per motivi di sicurezza e non è da escludere che qualche politico senza il senso del ridicolo (un tipo di fauna di cui certo in Italia non siamo sprovvisti) proporrebbe l’evacuazione della città.

Nelle grotte rilevare valori superiori a 1 μSv/h è tutt’altro che raro (qui 1.36 μSv/h)

Il valore medio del rateo di dose minuto per minuto. Il periodo passato nelle grotte è quello tra le 16:30 e le 17:05 circa.

Teniamo a mente questi numeri e spostiamoci a Chernobyl, non fisicamente perché al momento la cosa comporta il rischio concreto di essere attraversati da qualcosa di più distruttivo di un raggio gamma, ma sfruttando dati pubblicamente accessibili anche da qui.

Molti ricorderanno che nelle scorse settimane si è parlato dei soldati russi che, nel corso della criminale invasione dell’Ucraina, avrebbero avuto la brillante idea di scavare trincee nell’area intorno alla centrale nucleare, nei pressi della foresta rossa, e così facendo si sarebbero esposti a livelli di radiazioni tali da causare una sindrome acuta da radiazioni (da qui in poi ARS, cioè Acute Radiation Syndrome) con conseguente morte quasi certa nel giro di qualche settimana o mese [3].

Cominciamo con il dire che per l’ARS non bastano livelli di radiazioni un po’ superiori alla norma, secondo il CDC, serve una dose superiore a 700,000 μSv [4] assorbita in tempi brevi.

Che i soldati russi avessero potuto accumulare dosi simili, o superiori, è sembrato improbabile fin dall’inizio, ma gli articoli di stampa che ne hanno parlato si sono ben guardati dal citare un singolo numero, quindi per chi leggeva il problema non si è posto.

Lo scorso 28 aprile, il direttore generale dell’IAEA ha tenuto una conferenza stampa per rendere noto che, dopo tante parole in libertà, qualcuno è effettivamente andato a misurare i livelli di radiazioni dentro quelle trincee e il risultato è stato che passare un anno lì dentro comporterebbe una dose di 6,500 μSv [5], quindi per arrivare ad accumulare 700,000 μSv i soldati russi avrebbero dovuto starsene in quelle trincee per 107 anni, giorno e notte. Così facendo sarebbero certamente morti, ma non per le radiazioni.

Incidentalmente 6.5 mSv/anno corrispondono ad un rateo di dose medio di 0.74 μSv/h, ovvero meno di quello che si prende in diverse zone delle grotte di Orvieto.

Tutto questo per dire che, come al solito parlando di radiazioni, quando ci si imbatte in articoli in cui non ci sono dati, numeri, fonti e termini di paragone, è quasi certo che si tratti tentativi malriusciti di sceneggiature per fiction più che di informazione, quindi meglio aspettare che saltino fuori fonti serie e nel frattempo dedicarsi ad altro.

NOTE E RIFERIMENTI

(*) I valori si riferiscono alla sola radiazione gamma e non tengono quindi conto del contributo del Radon, che in certi ambienti chiusi e non ventilati può essere significativo, ma in ogni caso una permanenza di minuti o ore non comporta dosi accumulate pericolose.

[1] https://www.unscear.org/unscear/uploads/documents/publications/UNSCEAR_2000_Annex-B.pdf (pagina 121)

[2] http://www.fisicaweb.org/doc/radioattivita/geiger%20muller/taratura.pdf?fbclid=IwAR2GMarmxt093hTPJWUvygCtjiTePRl6OEadUXyhTMUC1LEFsxYWawO713c

[3] Qualche esempio:

https://www.ilmattino.it/primopiano/esteri/chernobyl_radiazioni_soldati_russi_ricoverati-6598889.html?refresh_ce

https://www.repubblica.it/esteri/2022/04/09/news/chernobyl_soldati_russi_esposti_alle_radiazioni-344793499/

https://www.ilfattoquotidiano.it/2022/03/31/guerra-russia-ucraina-soldati-russi-con-sindrome-da-radiazioni-trasportati-dalla-zona-della-centrale-di-chernobyl-in-bielorussia/6543242/

[4] https://www.cdc.gov/nceh/radiation/emergencies/arsphysicianfactsheet.htm

[5]

Il nucleare sostenibile: riciclo dei combustibili

di Claudia Gasparrini

Aggiornamento 25/8/2025: abbiamo pubblicato sul nostro canale Instagram alcuni quiz sulle tematiche trattate da questo articolo. Trovate i quesiti e le relative risposte scorrendo fino in fondo alla pagina.
Se siete interessati alle puntate precedenti dei nostri quiz, potete leggere gli articoli correlati qui, qui, qui e qui.

Quanti di voi si sono sentiti dire, quando parlate di energia nucleare per combattere il cambiamento climatico: “Usare il nucleare?! Giammai! E le sue scorie? Dove le mettiamo?! Non c’è una soluzione!” Beh, sappiate che potete benissimo rispondere che i rifiuti radioattivi sono gestiti in maniera sicura da 60 anni e che vengono stoccati in depositi di superficie o geologici. Una soluzione considerata permanente si sta per esempio sviluppando concretamente in due Paesi, con i depositi di Onkalo in Finlandia [1] e KBS-3 in Svezia [2]. Inoltre, potete anche rispondere che le scorie radioattive possono essere riciclate!

Oggi parleremo di come il nucleare di ieri, di oggi e di domani abbia sempre avuto un occhio di riguardo verso la sostenibilità e il riciclo delle sue materie prime.
Per far funzionare i reattori nucleari a fissione più diffusi al mondo, i cosiddetti “reattori termici” , serve un combustibile composto da elementi “fissili”, la cui reazione di fissione a catena è sostenuta dalla presenza di neutroni lenti (detti anche, per l’appunto, “termici”). Il processo di fissione genera calore nel reattore, che viene trasferito a un fluido di lavoro (acqua o vapore) e utilizzato per azionare una turbina collegata a un alternatore, producendo così energia elettrica.
Il materiale fissile più utilizzato ai giorni nostri è l’Uranio-235, l’unico isotopo naturale che può fissionare con neutroni lenti. In natura, però, l’uranio è costituito quasi interamente da Uranio-238, che differisce dall’Uranio-235 per il numero di neutroni nel nucleo. Le abbondanze naturali sono circa il 99.28% per l’Uranio-238 e solo lo 0.72% per l’Uranio-235, rendendo quest’ultimo molto raro.
Ebbene sì, la maggior parte delle centrali nucleari operanti al giorno d’oggi nel mondo fa affidamento principalmente su questo 0.72% di uranio presente sulla Terra! Nella procedura di realizzazione del combustibile, questa concentrazione viene innalzata a circa il 3-5%, tramite il cosiddetto processo di “arricchimento”.
I rifiuti radioattivi ad alta attività prodotti dalle centrali (le cosiddette “scorie”) contengono, a fine vita, ancora una significativa quantità di combustibile non pienamente sfruttato. I pellets di combustibile esaurito (vedi Fig.1) sono costituiti principalmente da Uranio-238 (>94% in peso), da una quota residua di Uranio-235 non fissionato (circa 1%), da vari isotopi del plutonio formati per cattura neutronica dell’Uranio-238 (circa 1%), e da altri prodotti di fissione e attinidi (circa il 5%). Il plutonio e gli attinidi sono elementi radioattivi con emivite molto lunghe, e sono i principali responsabili della necessità di conservare le scorie radioattive in contenitori sicuri per periodi estremamente lunghi, nell’ordine di centinaia di migliaia di anni.

Figura 1 – Una foto di un combustibile nucleare che alimenta centrali nucleari veloci (questo è un pellet di carburo di uranio che fu prodotto negli Anni ’50 in UK [3]).

Sin dagli Anni ’50, con lo sviluppo dei primi impianti nucleari, si pensò a come massimizzare le riserve di uranio, estraendo da esse quanta più energia possibile. Fu ideata una classe di reattori in grado di sfruttare l’abbondante Uranio-238 come combustibile, e al tempo stesso di “bruciare” o riutilizzare il plutonio e gli altri attinidi prodotti durante il funzionamento dei reattori termici. Il primo reattore a produrre elettricità nel mondo lo fece proprio grazie all’utilizzo di questi elementi radioattivi, si chiamava EBR-I: Experimental Breeder Reactor-I [4]. Questo primo esempio di reattore “avanzato”, per come lo definiremmo oggi, fu in grado di accendere 4 lampadine il 20 Dicembre 1951 ed era un reattore a neutroni veloci, fast, e autofertilizzante, breeder, ovvero in grado di generare più combustibile di quello che consumava.
I fast breeder reactors (reattori veloci autofertilizzanti) sono una categoria di reattori molto particolari, in grado di utilizzare come combustibile le cosiddette “scorie” radioattive, che contengono per lo più Uranio-238.
Quando investiti dai neutroni veloci, l’Uranio-238 e il plutonio possono essere fissionati, liberando calore e energia. L’Uranio-238 può inoltre trasformarsi a sua volta in plutonio tramite assorbimento neutronico, generando quindi nuovo combustibile fissile che a sua volta produce energia se sottoposto a fissione. Nei reattori veloci è anche possibile “bruciare” altri elementi presenti nelle scorie radioattive prodotte dai reattori termici: la loro fissione non solo produce energia aggiuntiva, ma riduce la quantità di rifiuti ad alta attività, riducendo notevolmente le necessità di stoccaggio a lungo termine.
La potenza energetica per kg di combustibile che si ottiene nei reattori veloci autofertilizzanti è molto maggiore che nei reattori termici: si stima che l’energia prodotta possa essere 60 – 100 volte superiore a quella dei reattori convenzionali, grazie ad un uso più efficiente delle materie prime [5].
Grazie all’utilizzo delle scorie radioattive come nuovo combustibile si riesce a minimizzare la quantità di rifiuti da stoccare a fine vita, riducendone anche la loro vita radioattiva, poiché i neutroni veloci riescono a “rompere” i rifiuti radioattivi a emivita lunga. Uno schema del ciclo di vita dei pellets di combustibile nel caso in cui i reattori termici vengano accoppiati ai reattori veloci si trova nella foto sottostante.

Figura 2 – Ciclo di vita del combustibile nucleare (semplificato); grazie all’opzione reattore termico accoppiato a reattore veloce i rifiuti radioattivi sono in quantità minore e con una vita radioattiva inferiore (rappresentato da frecce verdi)

Insomma, sembrerebbe la soluzione perfetta! Ma allora perché non la implementiamo sistematicamente? Esistono reattori veloci in funzione al giorno d’oggi?
La prima domanda non ha una risposta immediata. I reattori veloci autofertilizzanti, come abbiamo visto, non sono una tecnologia recente, ma hanno avuto un successo inferiore rispetto ai reattori termici (in questa seconda categoria inseriamo tutte le tipologie di reattori raffreddati ad acqua o gas operanti, e che ammontano oggi a circa 400 in tutto il mondo [6]). Il motivo dello scarso successo ricade sul loro costo di costruzione e gestione, su alcune difficoltà di tipo tecnologico e sul delicato processo necessario per la preparazione dei combustibili da utilizzare in questi reattori (il cosiddetto reprocessing, o riprocessamento). Inoltre, la presenza di abbondanti risorse di uranio in natura a basso costo, non ha al momento spinto l’industria nucleare a cercare su larga scala soluzioni alternative che prevedessero il riciclo delle scorie precedentemente prodotte.
La seconda domanda ha una risposta più facile: sì, esistono già reattori veloci operanti! Uno di essi è connesso alla rete elettrica russa ed è il BN-800 .
Grazie allo sviluppo futuro su più larga scala di una flotta di reattori veloci, integrati con i reattori termici ad oggi più diffusi, sarà possibile ridurre significativamente la quantità e la durata di stoccaggio delle scorie radioattive, massimizzando al contempo l’utilizzo dei combustibili nucleari, che diventeranno così una risorsa abbondante e in parte auto-rigenerante.

QUANTE NE SAI?

Abbiamo di recente lanciato sul nostro canale Instagram una serie di quiz a tema nucleare, con cadenza settimanale.
Ecco i quesiti proposti il 25 agosto 2025 (in grassetto le risposte corrette):

1) Quali reattori possono riciclare il combustibile?
a – Reattori a fissione convenzionali
b – Reattori autofertilizzanti
c – Reattori a fusione

2) Il riprocessamento del combustibile serve a:
a – Smaltire in sicurezza le scorie ad alta attività
b – Recuperare i materiali fissili residui
c – Accelerare i decadimentl radioattivi

3) I reattori autofertilizzanti non sono ancora diffusi:
a – Per via del costo e della complessità dei processi
b – Perché producono più scorie rispetto degli altri reattori
c – Perché necessitano di uranio arricchito

RIFERIMENTI

[1] https://www.posiva.fi/en/

[2] https://www.skb.com/future-projects/the-spent-fuel-repository/our-methodology/

[3] C. Gasparrini, “Oxidation of Zirconium and Uranium Carbides” – PhD Thesis, Department of Materials, Imperial College London, 2018

[4] https://inl.gov/experimental-breeder-reactor-i/

[5] https://www.iaea.org/newscenter/news/fast-reactors-provide-sustainable-nuclear-power-thousands-years

[6] https://pris.iaea.org/pris/home.aspx

Fonti per per reattori e veloci e riprocessamento:

https://world-nuclear.org/information-library/current-and-future-generation/fast-neutron-reactors.aspx

https://world-nuclear.org/information-library/nuclear-fuel-cycle/fuel-recycling/processing-of-used-nuclear-fuel.aspx

Il nocciolo della questione

Nei giorni dal 23 al 25 Maggio la nostra sezione di Torino è stata coinvolta nell’iniziativa di divulgazione “Il Nocciolo della Questione”, organizzata dall’associazione studentesca PoliENERGY. L’iniziativa, rivolta specialmente agli studenti del Politecnico, è stata volta a far conoscere le tematiche relative all’energia nucleare e la ricerca che i giovani dottorandi e ricercatori svolgono in questo ambito. Noi siamo stati presenti:

ad uno stand nel cortile dell’Aula Magna con i nostri soci Lovepreet Singh e Stefano Segantin, che insieme ad altri giovani dottorandi e ricercatori saranno disponibili a per parlare di nucleare e della loro ricerca
alla conferenza conclusiva dell’evento con il nostro socio Giuseppe Francesco Nallo

La conferenza, in particolare, si è tenuta dalle 15 alle 19:30 di mercoledì 25 maggio, nella magnifica Aula Magna Giovanni Agnelli, presso il Politecnico di Torino. L’evento era gratuito ed è stato possibile prenotare iscriversi a questo link.

AGGIORNAMENTO 21/06/2022

E’ possibile visionare e scaricare le slides dell’intervento di Giuseppe Francesco Nallo a questo link

Centrali nucleari in zona sismica: sì, è possibile

di Salvatore Calì

Ora che si inizia finalmente a parlare di opzione nucleare anche in Italia, una delle obiezioni che spesso viene sollevata riguarda la sismicità del nostro Paese, così come quella di altri paesi a noi limitrofi, che ospitano centrali e che proprio per il presunto rischio sismico destano preoccupazioni, spesso amplificate dalla stampa.

Costruire una centrale nucleare in zona sismica non è infatti per nulla impossibile né da escludere a priori, seppure la scelta del sito può escludere certe zone ad alto o medio rischio. Sembra ovvio che si faccia così ed infatti lo è: nessuno vuole complicarsi la vita se esistono luoghi a rischio più basso (fermo restando altri parametri di localizzazione che non trattiamo nel post).

Innanzitutto, diciamo che sulla Terra non esistono zone “non sismiche” in senso stretto. La crosta terrestre è formata da zolle che si muovono e scorrono tra di loro causando dei movimenti. Alcune aree sono più attive di altre, alcune sono molto stabili, ma non vuol dire che che ne siano alcune completamente ferme, tali da non subire mai un evento sismico.
Tant’è che, per edifici strategici per un Paese, come potrebbe essere una centrale nucleare, si possa richiedere una analisi sismica seppure il rischio sia bassissimo.

In secondo luogo, siamo ormai ampiamente capaci di analizzare il rischio sismico e di progettare edifici capaci di resistere ai terremoti. Ricordiamo che una centrale elettrica è, per uno Stato, un edificio strategico che deve essere capace di resistere a sollecitazioni ben più elevate di qualsiasi altro edificio, ancora di più una centrale nucleare, dove la sicurezza richiesta è moltiplicata ulteriormente rispetto ad altri edifici di tipo industriale.

In terzo luogo, le analisi sismiche che si richiedono per una centrale nucleare sono di gran lunga molto più sofisticate e complesse rispetto a qualsiasi altro edificio. Anzitutto, gli studi di rischio sismico partono da indagini del suolo estensive condotte da specialisti nel campo. Queste indagini possono anche durare anni e sono vagliate da differenti studi anche preparati da diversi enti o professionisti.
Lo studio del rischio sismico porta ad analisi di tipo probabilistico, che permettono di esprimere l’azione sismica in funzione della probabilità che un evento possa accadere. Ogni componente viene classificato in base alla propria funzione ed importanza nell’impianto, e progettato in base a complessi studi di resilienza che comportano lo studio di eventuali scenari di guasto, la probabilità con la quale possono verificarsi e cosa si deve fare per gestirli.
L’analisi sismica dell’edificio e dei componenti viene poi fatta con analisi dinamiche, dove la struttura viene analizzata applicando l’azione sismica istante per istante sul terremoto di “progetto”.

Infine, le azioni sismiche considerate sono inoltre, già in partenza, ben più alte ed onerose rispetto a quelle usate per gli edifici comuni. Questo perché il livello di resilienza e sicurezza richiesto, così come la vita utile della struttura sono in molto più stringenti.

Per approfondire:

Link utili:

Centrali nucleare e loro sicurezza: https://nucleareeragione.org/centrali-nucleari-e-loro-sicurezza/

Il nostro approfondimento sul rischio sismico e la sicurezza dell’impianto di Krsko: https://nucleareeragione.org/2016/11/10/la-centrale-di-krsko-e-la-cultura-della-sicurezza-nucleare/

https://www.ensreg.eu/document/national-report-slovenia-eu-nuclear-stress-tests

https://www.nrc.gov/docs/ML1321/ML13210A432.pdf

https://www-pub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/PUB1949_web.pdf

https://www.iaea.org/publications/14665/seismic-hazards-in-site-evaluation-for-nuclear-installations

https://maps.openquake.org/map/global-seismic-hazard-map

Bibliografia:

Iervolino Iunio: “Dinamica delle strutture e ingegneria sismica”, Hoepli Editore

Aurelio Ghersi: “Edifici antisismici in cemento armato”, Dario Flaccovio Editore

Michael N. Fardis, Eduardo C. Carvalho, Peter Fajfar, Alain Pecker: “Seismic Design of Concrete Buildings to Eurocode 8”, CRC Press