Il dottor Stranamore 2
Avvocato Atomico
Ovvero come imparai a non preoccuparmi e ad amare l'energia nucleare (continuando ad odiare la bomba)
Post originale su FB: https://www.facebook.com/AvvocatoAtomico/posts/125324649133734
Tra le preoccupazioni più frequenti relative all'energia atomica vi sono quelle legate alla proliferazione degli armamenti, ovvero all’idea che la tecnologia nucleare civile possa fare da tramite per quella militare.
Si tratta di preoccupazioni in larga parte (ma non del tutto) insensate, che vale la pena dissezionare accuratamente.
Iniziamo col dire che uno Stato che iniziasse un programma nucleare civile con l'unico obiettivo di dotarsi di armi atomiche non sarebbe uno Stato molto intelligente: costruire una bomba atomica oggi richiede sei mesi di tempo e 200 milioni di dollari; costruire un reattore nucleare richiede cinque anni e 5 miliardi.
È evidente che se l'unico obiettivo di una nazione fosse quello di armarsi, il nucleare civile sarebbe una via piuttosto inefficiente di raggiungere tale scopo.
Mi si dirà: una nazione potrebbe sviluppare un programma nucleare per usi civili e poi, già che c'è, sfruttarlo anche a scopo militare!
Sì, ma con parecchi caveat.
Innanzitutto va detto che un ordigno atomico può essere basato o sull'Uranio arricchito o sul Plutonio, e questi due materiali si ottengono in maniera molto diversa.
L'Uranio arricchito si ottiene a partire dall'Uranio naturale tramite delle speciali centrifughe a gas (prima bisogna trattare chimicamente il minerale per trasformarlo in esafluoruro di Uranio, che ha il punto triplo a circa 63 gradi): la potenza della centrifuga e la durata del ciclo determinano il grado di arricchimento (ovvero la percentuale di isotopo fissile rispetto al totale). I combustibili nucleari utilizzati nei reattori ad acqua leggera richiedono un grado di arricchimento del 5-7%, mentre per sviluppare un ordigno a fissione il grado di arricchimento deve essere superiore al 90%.
Dunque per costruire un ordigno a fissione basato sull'Uranio arricchito non c'è bisogno di alcun reattore nucleare, basta semplicemente la centrifuga per l'arricchimento. Quest’ultima, tuttavia, non è indispensabile ai fini della produzione di energia: è possibile infatti acquistare da altri paesi il combustibile già arricchito, o costruire reattori ad acqua pesante, che sfruttano l'Uranio naturale.
Per quanto riguarda il Plutonio la faccenda è più complicata: il Plutonio si produce naturalmente all'interno dei reattori nucleari, come risultato dell'assorbimento di neutroni da parte degli atomi di Uranio 238 (l'isotopo non fissile). Dal momento che i neutroni in generale sono moderati, cioè rallentati, solo una piccola percentuale di atomi di U238 si trasforma in Plutonio: la sezione d'urto della reazione U238 + n = Pu239 (ovvero la probabilità che avvenga) è infatti dipendente dall'energia cinetica dei neutroni.
Questo Plutonio si può recuperare tramite un procedimento (costoso) detto "riprocessamento".
Tuttavia, man mano che si accumulano atomi di Pu239 diventa sempre più probabile che alcuni di essi a loro volta assorbano un neutrone, e si trasformino in Pu240, un isotopo del Plutonio molto instabile, tanto che è soggetto a fissione spontanea. Per motivi molto ovvi, questo isotopo è del tutto inadatto all'uso militare: nella classifica delle peggiori combinazioni di parole di sempre "bomba atomica" e "instabile" battono di misura "tumore" e "maligno" (la presenza di Pu240 non crea problemi invece per quanto riguarda l'utilizzo del combustibile riprocessato a scopo civile, dal momento che la fissione spontanea di un atomo non può dare luogo ad una reazione a catena incontrollata).
All'interno di una barra di combustibile esausto, la percentuale totale di Plutonio non supera l'1-2%, il 60% del quale è Pu239; per costruire una bomba atomica occorre invece che il Pu239 sia almeno il 90% del totale dei plutoni.
Si può ovviare a questo problema? Sì, con dei cicli del combustibile più rapidi (di pochi giorni invece che di 12-18 mesi): se si sostituisce la barra di combustibile molto più spesso, il Plutonio avrà avuto meno tempo per formarsi, ma anche per assorbire neutroni. Dunque ve ne sarà di meno, ma l'abbondanza relativa dell’isotopo 239 sarà maggiore.
Cicli del combustibile più rapidi richiedono però un reattore costruito in maniera differente, e comportano ovviamente un enorme spreco di U235: per questo, nel momento in cui uno Stato si dota di un reattore nucleare, è assolutamente impossibile che possa utilizzarlo per la produzione di armi senza che gli altri Stati se ne accorgano. I design dei reattori devono infatti essere tutti quanti approvati dalla IAEA (l'Agenzia Internazionale per l'Energia Atomica) e la quantità di combustibile importato viene anch'essa tenuta sotto controllo.
Ma allora perché tutti sono preoccupati per il programma nucleare iraniano? Perché i giornali, come spesso capita, raccontano le storie solo a metà: il nodo della questione iraniana infatti NON riguarda la costruzione di reattori nucleari, bensì di centrifughe per l'arricchimento dell'Uranio.
Tanto che l'Iran ha già una centrale nucleare attiva, a Bushehr, che monta un reattore VVER-1000, e fino a quando il ciclo del combustibile iraniano è stato gestito interamente dalla Russia (arricchimento prima e riprocessamento dopo) nessuno ha avuto nulla da ridire.
Esistono svariati modi di produrre energia tramite la fissione, ed esistono svariati modi di utilizzare la fissione per costruire armi di distruzione di massa: le tecnologie per il raggiungimento dei due scopi sono assolutamente diverse e totalmente indipendenti.
-Luca