La fusione del reattore di Chernobyl creò la lava più pericolosa della Terra

La mattina di sabato 26 aprile 1986, il reattore 4 della centrale atomica Wladimir Iljitsch Lenin vicino alla città di Chernobyl, nella moderna Ucraina, subì un “piccolo incidente“: quando il sistema di raffreddamento fu spento per un test di sicurezza programmato, il reattore arrivò ad una temperatura critica e subì una catastrofica fusione del nucleo.

La fissione nucleare rilasciò abbastanza calore da fondere le barre di combustibile, i contenitori, il vaso di contenimento del nucleo e qualsiasi altra cosa nelle vicinanze, incluso il pavimento di cemento dell’edificio del reattore.

I pellet di combustibile all’interno delle barre di combustibile erano quasi interamente realizzati in ossido di uranio, mentre l’involucro in cui erano posti i pellet era costituito da leghe di zirconio. Fondendo a oltre 2.000° C l’uranio e lo zirconio, insieme al metallo fuso, formarono una lava radioattiva trapassò lo scafo in acciaio del reattore e le fondamenta di cemento ad una velocità di 30 cm all’ora. Il calcestruzzo non si scioglie, ma pezzi di cemento furono incorporati nel flusso di lava.

A causa della sua composizione chimica e delle alte temperature, la lava aveva una viscosità molto bassa. Quando la lava ha una bassa viscosità, può fluire molto facilmente, come dimostrato dalle stalattiti solidificate che pendono da valvole e tubi nell’edificio distrutto del reattore.

La lava di Corium che fuoriesce da una valvola di sicurezza all'interno dello stabilimento di Chernobyl.
La lava di Corium che fuoriesce da una valvola di sicurezza all’interno dello stabilimento di Chernobyl. INSP

Circa otto mesi dopo l’incidente e con l’aiuto di una telecamera telecomandata, la lava fu individuata tra le rovine dell’edificio del reattore. Con un diametro di tre metri, esternamente simile alla corteccia di un albero e di colore grigio, il flusso di lava solidificato fu soprannominato “piede di elefante“.

Il corium, la lava più pericolosa che si conosca

Il piede dell’elefante è formato da 11 tonnellate di una varietà di lava davvero unica chiamata Corium. Il corium si comporta in modo molto simile alla lava, ma è circa il doppio più caldo della lava naturale. La roccia solidificata ha un contenuto molto elevato di silicati, minerali composti principalmente da silicio, alluminio e magnesio, derivanti dal calcestruzzo assimilato dalla colata lavica. 

Un silicato di uranio-zirconio precedentemente sconosciuto trovato nel corium di Chernobyl è stato chiamato in seguito chernobylite. La chernobylite è altamente radioattiva a causa del suo alto contenuto di uranio e della contaminazione da prodotti di fissione.

Al momento della sua scoperta, la radioattività vicino alla lava corium era di circa 10.000 roentgen. Tre minuti di esposizione a un livello così alto si sarebbero rivelati fatali per qualsiasi essere umano. Nel 1996, i livelli di radioattività si erano sufficientemente abbassati da permettere di visitare per la prima volta il seminterrato del reattore e scattare alcune fotografie. Le foto sono ancora sfocate a causa dei danni da radiazioni.

Nel febbraio 2020 gli scienziati hanno ricreato il corium in laboratorio riscaldando una miscela di uranio impoverito, zirconio e vari metalli in un’atmosfera priva di ossigeno a 1.500° C per quattro ore, quindi a 720° C per altri tre giorni, simulando il calore fornito dal decadimento radioattivo in un flusso coriale. 

Questo e altri esperimenti simili vengono condotti per comprendere meglio come mitigare gli incidenti in futuro. La ricerca ha scoperto, ad esempio, che scaricare acqua su materiale contenente carburante simile alla lava dopo che si è formato impedisce ad alcuni prodotti di fissione di decadere e produrre più calore e isotopi pericolosi.

Il corium è stato creato al di fuori del laboratorio almeno cinque volte: una volta al reattore di Three Mile Island in Pennsylvania nel 1979, una volta a Chernobyl e tre volte separate durante la fusione della centrale elettrica di Fukushima Daiichi in Giappone nel 2011. Solo il corium di Chernobyl è sfuggito al suo contenimento. 

E probabilmente rimarrà radioattivo per i prossimi decenni, per secoli.

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