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Le centrali nucleari. L'energia che scaturisce dal bombardamento dell'uranio con neutroni. Il processo di 'fissione/fusione nucleare'. Il problema della radioattivitą e delle scorie.

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Il Primo Reattore Nucleare e la Sicurezza - Giuseppe Quartieri -

Nella figura si può osservare il primo reattore nucleare messo a punto e reso operativo da un gruppo di scienziati guidati dal Prof. Enrico Fermi a Chicago il giorno 2  dicembre 1943: per la prima volta fu innescata la reazione a catena in grado di auto sostenersi.
Venne impiegato URANIO naturale come combustibile e grafite come moderatore.
Poiché la potenza sviluppata era veramente bassa non fu necessario impiegare dispositivi di raffreddamento.

 La famosa “Chicago Pile N° 1 (CP-1)” durante la prova critica della prima reazione a catena in grado di  autosostenersi: 2 dicembre 1942

Le misure di sicurezza iniziale

Come primo accorgimento di protezione (dopo l'esperienza del Reattore CP1) furono adottate misure di monitorizzazione del materiale nucleare.
Queste misure sono stanzialmente misure di bilanciamenti e conteggi energetici, misure di sicurezza della chiusura ermetica delle strutture e dei contenitori oltre alla vera e propria misura di contenimento e tutto il monitoraggio relativo.
Le misure devono essere eseguite individualmente oppure in combinazione a tempi sincroni per la rilevazione delle deviazioni del materiale fissile rispetto alla linea di buon funzionamento durante il processo di fissione.

Barriere di sicurezza

La chiusura e contenimento sicuro di tutti gli elementi radioattivi di un impianto nucleare viene gestito e ottenuto con l'impiego del principio delle barriere multiple.
In altre parole, perché possa avvenire inavvertitamente il rilascio e la perdita di sostanze radioattive all'esterno del reattore è necessario che le stesse sostanze ed eventualmente la loro radioattività passi attraverso  diverse barriere connesse in serie fra di loro. 
Ad esempio le barriere standard di un reattore nucleare sono:

1. Barriere di ritenzione e contenimento dei prodotti di fissione nel combustibile nucleare stesso.
2. Barriere ottenute con l'impiego di tubi di rivestimento del combustibile nucleare.
3. Barrire ottenute con chiusura (ermetica) degli elementi fissili del contenitore a pressione del reattore e con il sistema refrigerante del reattore stesso.
4. Barriere ottenute con il contenimento di gas ed effluenti eventualmente rilasciati.

Le barriere di sicurezza di un impianto nucleare di potenza servono ad evitare la emissione di sostanze radioattive e di radiazione ionizzante.
In particolare, i contenitori attorno al reattore oltre ai circuiti primari ed ausiliari devono garantire che, dopo un incedente, non ci sia perdita ed emissione di sostanze radioattive in atmosfera e nell'ambiente circostante.   
Un contenitore è una delle barrire del reattore nucleare di potenza che rende difficile alle sostanze radioattive di disperdersi nell'ambiente esterno.
Un contenitore circonda la parte nucleare dell'impianto ed è progettato in modo che, in caso di malfunzionamento serio, sia in grado di  raccogliere il vapore localmente esistente senza rompersi.
I moderni impianti nucleare di terza e quarta generazione possono avere anche più di un contenitore e alcune volte anche tre in modo da garantire, assieme ad altri accorgimenti, la sicurezza intrinseca.
Di fatto, il contenimento di un reattore ad acqua pressurizzata è, ad esempio, costituito da una sfera di acciaio con diametro approssimativo di 50 m e con uno spessore di parete dell'ordine di 30 mm.
Inoltre, include valvole che si chiudono e si aprono rapidamente lungo i tubi (ad es. del sotto-sistema di refrigerazione) in modo da consentire l'uscita dal contenitore di persone e cose.
II contenitore di acciaio è normalmente racchiuso da un involucro (dome) di cemento armato di spessore di 2m, che ha la funzione di proteggere il reattore da impatti di materiali e cose provenienti dall'esterno.
La parete interna dell'involucro (dome) è perfettamente allineata con la superficie interna del contenitore di acciaio che racchiude il reattore.  
All'interno dell'interstizio anulare fra contenitore e superficie di acciaio si verifica una pressione negativa.
Le sostanze radioattive che esistono all'interno del contenitore durante il funzionamento operativo entrano all'interno della zona di pressioni negative e raggiungono la valvola di scarino attraverso i filtri.
Durante un incidente, l'aria proveniente dalla zona di pressione negativa viene pompata indietro all'interno del contenitore.

Aree controllate   

In generale, le aree controllate sono quelle aree dove esistono quantità note di INQUINAMENTO o livello di contaminazione, ossia di INQUINAMENTO involontario all'interno dell'ambiente di lavoro di superfici, di dispositivi, di camere, di acqua, di aria cc.
In particolare, le aree controllate sono aree in cui le persone possono ricevere una dose effettiva di radiazione pari a 6 millisievert oppure ricevere delle dosi agli organi che siano maggiori di 45 millisievert/anno solare agli occhi con lenti e maggiori di 150 millisievert/anno solare per la pelle, le mani, gli avambracci, i piedi e le caviglie.
Le irradiazioni alle persone, sia all’'interno dei contenitori che all'esterno, devono quindi essere viste in questo contesto.
Rimanere in una certa area per un periodo di 40 ore a settimana per 50 settimane in un anno solare diventa decisivo per determinare i limiti dell'area ed i limiti di monitoraggio dell'area stessa a meno che non suscitano altri dati affidabili sul tempo di permanenza ammesso.
Le aree controllate debbono essere recintate e identificate. L'accesso è consentito solo se si osservano e si rispettano alcune regole di protezione da radiazione speciale.

Rapporto di sicurezza

Gli impianti nucleari devono essere progettati in modo tale da soddisfare i requisiti di protezione emessi negli Atti dell'Energia Atomica (Atomic Energy Act).
Questi requisiti non si applicano solo durante il funzionamento operativo normale oppure in condizioni di malfunzionamento minori e insignificanti, ma anche e soprattutto in caso di eventi dannosi e di incidenti più o meno gravi.
Di conseguenza il “Rapporto di Sicurezza” (Safety Report oppure Safety Case) di un impianto nucleare di potenza includere:

● la descrizione del sito,
● la descrizione tecnica dettagliata dell'impianto,
● gli effetti radiologici e climatici sull'ambiente (locale e lontano),
● informazioni sugli effetti dell'incidente

Nell'ambito della procedura di rilascio della licenza, il Rapporto di Sicurezza deve essere reso disponibile a pubblico.
Quindi esso serve come base essenziale per gli esperti e per le autorità al fine dell'esame e decisione su consentire oppure negare la licenza.