ITER: un'esperienza a 15 milioni di euro.

ITER: un'esperienza a 15 miliardi di euro.

ITER:

un'esperienza a 15 miliardi di euro

Il reattore a fusione: pericoloso

Litio
più acqua = esplosione!

Il 16 maggio 2011 una delegazione del Parlamento Europeo si è recata all'hotel del Re René ad Aix-en-Provence, dove ha ascoltato diverse presentazioni fatte dai responsabili del progetto ITER. Ho potuto consegnare alla parlamentare Michele Rivasi 40 copie di un documento che avevo stampato a casa e che rappresenta una versione ridotta di quanto leggerete in seguito. La parlamentare le ha distribuite agli altri membri della delegazione del Parlamento Europeo.

Circa 200 manifestanti anti-nucleari si erano radunati davanti all'hotel. Erano pochi, considerando ciò che è in gioco, e io ero l'unico scienziato, anzi l'unico ingegnere o tecnico. I manifestanti erano i tipici anti-nucleari di base.

È vero che persone come me si sono svegliate dopo il morso di ricordo rappresentato dagli eventi di Fukushima. Ma questa consapevolezza, nel mio caso, della pericolosità mortale dell'energia nucleare è definitiva. Non mi ero mai posto la domanda. In passato i primi attivisti hanno subito sulle loro carni i colpi delle forze dell'ordine, i lacrimogeni, o le granate difensive che causarono la morte di Michalon, manifestante contro l'installazione del reattore supergeneratore di Creys-Malville il 31 luglio 1977, colpito da una di queste granate al petto dove esplose.

Ancora oggi ci sono persone che si legano ai binari dove passano i treni che trasportano i rifiuti radioattivi al "centro di riprocessamento della Hague" (in realtà si tratta di un centro di estrazione di plutonio con cui si produce il combustibile nucleare francese MOX, utilizzato in 20 reattori in Francia, nel reattore numero 3 di Fukushima, e venduto all'estero). Gli agganciati vengono generalmente allontanati brutalmente, molti sono feriti, e lottano così perché noi e i nostri bambini godiamo di salute e sfuggiamo ai giochi lucrativi dei nuclearisti.

La carovana mortale deve passare a ogni costo.

Riconosco di provare vergogna per aver reagito così tardi e di sentirmi male al non vedere nessuno dei miei colleghi scienziati o ingegneri unirsi a questa protesta legittima. La consapevolezza del pericolo folle dell'energia nucleare si sta facendo in questo momento, stimolata dalla catastrofe di Fukushima, e nonostante il black out dei media, azionati dai baroni dell'atomo.

Ma prima di questo, coloro che si opponevano al nucleare erano considerati marginali, sognatori, quando semplicemente avevano una visione più chiara e più precoce della realtà.

Come vedremo più avanti, le cose sono molto peggiori di quanto si potesse pensare.

Finora gli argomenti presentati contro l'installazione del progetto ITER erano soprattutto di tipo ambientale, se non paesaggistico. Ho appena visto un video grottesco, sconvolgente, tratto da una presentazione del sito del progetto ITER dove la guida indica che avevano delicatamente spostato i pipistrelli per incoraggiarli a nidificare altrove. È stato anche preso in considerazione il flora protetta.

Ma che assurdità, quando si scoprirà ciò che segue.

Conosciamo le critiche sulla radio-tossicità del trizio, sostanza radioattiva con un periodo di dimezzamento di 12,3 anni. Sì, il problema è lì e è molto reale. Il trizio è un isotopo dell'idrogeno il cui nucleo contiene un protone e due neutroni, contrariamente al nucleo dell'idrogeno leggero (un solo protone) e all'altro isotopo, il deuterio (un protone e un neutrone). I tre sono accompagnati da un solo elettrone. Questo elettrone costituisce il “corteo elettronico” dell'atomo considerato che determina le proprietà chimiche della sostanza.

Così, dal punto di vista chimico, l'idrogeno leggero e i suoi due isotopi, deuterio e trizio, hanno quasi le stesse proprietà.

Quando l'idrogeno "pesante" si combina con l'ossigeno, si ottiene la molecola chiamata acqua pesante. Tutte le combinazioni dei tre nuclei con l'ossigeno sono possibili, e tra queste troviamo le molecole che contengono uno o due atomi di trizio.

Questa acqua ricca di trizio sarà radioattiva.

Gli oppositori al programma ITER argomenteranno che, poiché il trizio è come l'idrogeno, è quindi estremamente difficile confinarlo senza rischio. Le minuscole molecole di idrogeno leggero possono passare attraverso valvole e guarnizioni. Ancora peggio, l'idrogeno può attraversare pareti solide! Il trizio è un campione nell'evadere poiché passa attraverso le guarnizioni e la maggior parte dei materiali polimerici.

Dal punto di vista biologico non c'è pericolo né con l'idrogeno leggero né con il deuterio. Con il trizio, è un'altra storia. L'atomo di idrogeno ha la proprietà di potersi combinare con un gran numero di altri atomi per dare luogo a un numero considerevole di molecole sia nel regno minerale che in quello della biochimica.

Faccendo ciò, questo trizio potrà integrarsi nelle catene alimentari e persino nel DNA.

I sostenitori di ITER potranno replicare che un rilascio o una fuoriuscita di trizio, corrispondente al funzionamento della macchina sperimentale o dei suoi discendenti, si tradurrebbe solo in una contaminazione insignificante, "non presentando alcun pericolo dal punto di vista della salute pubblica".

Siamo abituati a sentirlo dalla bocca di tutti i nuclearisti da alcune decadi.

Un altro argomento sollevato dai sostenitori del progetto ITER: nell'organismo umano esistono ciò che si chiamano "i cicli dell'acqua". Se l'organismo umano assorbe acqua di trizio, questa la restituirà rapidamente all'ambiente. Il suo "periodo biologico" (da un mese a un anno) è inferiore al suo "periodo radiologico". (Wikipedia).

http://fr.wikipedia.org/wiki/tritio#Fixation_biologique_du_tritio

http://fr.wikipedia.org/wiki/tritio#Cin.C3.A9tique_dans_l.27organisme

Le cose sarebbero diverse se gli atomi di trizio si trovassero legati, ad esempio, a molecole di DNA. Qui tocchiamo le conseguenze di una contaminazione a bassa dose che esercita i suoi effetti a lungo termine.

E qui ancora i sostenitori di ITER si stringerebbero nelle spalle e direbbero che le quantità di trizio sono così esigue che passeranno inosservate... ecc.

A conclusione si può dire che non si possono trovare critiche efficaci in questo campo.

Naturalmente, c'è il costo del progetto, che esplode e la moltiplicazione per tre del budget non è altro che un pallido inizio, come vedremo più avanti, insieme ai rischi del calendario. La domanda cruciale, e che fa male:

- E l'energia elettrica, quando?

Gli aspetti tecnico-scientifici che tratteremo più avanti rendono impossibile fare previsioni, sia nei budget futuri che nei tempi, e semplicemente in termini di fattibilità e redditività.

Cominciamo, innanzitutto, a cercare l'origine del progetto ITER

http://www.iter.org/proj/iterhistory

Leggiamo che questo progetto deriverebbe da una discussione tra Gorbaciov e Reagan avvenuta a Ginevra nel 1985, alla fine della Guerra Fredda.

Reagan e Gorbaciov a Ginevra, nel 1985

La sospensione di riserve allucinanti di dispositivi nucleari e missili ha dato all'atomo un'immagine totalmente negativa, appena attenuata dalla connotazione positiva del nucleare civile. Sappiamo infatti che un reattore civile può essere convertito in un reattore plutonigeno e così essere in grado di produrre l'esplosivo tipo delle bombe a fissione: il plutonio.

• La catastrofe di Chernobyl ci ha dimostrato che questo atomo pacifico, del quale avevamo sognato potesse portare il benessere all'umanità, poteva distruggere il suo ambiente, per un tempo illimitato, al di là del... tempo di vita della nostra specie e allo stesso tempo mostrarsi nocivo per la nostra salute e per il capitale genetico dell'umanità. Questi argomenti non possono passare in silenzio.

• Se includiamo i problemi irrisolvibili legati allo stoccaggio dei rifiuti e allo smantellamento delle centrali nucleari, del quale non si ha idea di come procedere.

• Includiamo il fenomeno inevitabile della diffusione dell'arma nucleare.

Aggiungiamo anche che un anno dopo questo incontro è avvenuta Chernobyl.

È sempre più urgente trovare un "atomo pacifico" che non possa servire a creare una nuova arma, e i cui rifiuti siano costituiti da un gas innocuo: l'elio che non possa portare alla diffusione di "materiali sensibili".

Immediatamente si pensa ai generatori di fusione deuterio-trizio ai quali si attribuiscono tutte le virtù.

Un'energia inesauribile, diremmo. E pensare alle quantità fenomenali di deuterio e di trizio (o di litio, a partire dal quale si può produrre il trizio) contenuti nell'acqua degli oceani.

L'energia proveniente dalla fusione è innanzitutto un mito, molto forte, del "nucleo benefico", senza pericolo, pacifico e di "energia illimitata".

Includiamo un'immagine che parla all'immaginario umano, quella di un "sole in provetta".

L'uomo ha sempre associato i grandi fenomeni della natura a costruzioni mitologiche. L'acqua che cade dal cielo permette di ottenere buoni raccolti. Le civiltà precolombiane imploravano il cielo perché loro dessero quel liquido vitale: la pioggia. Ma l'acqua è anche quella delle inondazioni, quella che distrugge, quella che uccide.

Lo stesso vale per il Sole. Per gli antichi Egizi gli dèi non erano altro che la declinazione della divinità centrale, solare. Ra era il sole benefico che presagiva buoni raccolti, mentre suo fratello Seth, il terribile dio sole del deserto arido, era colui che seccava i raccolti e faceva morire di sete i viaggiatori smarriti.

Esiste un mito dell'atomo. Quando Oppenheimer, che sapeva leggere il sanscrito, vide per la prima volta scatenarsi il fuoco nucleare davanti ai suoi occhi, si mise istintivamente a recitare un poema indiano della Baghava Gita (verso 33, capitolo 11), che termina con la frase:

Io sono la morte, distruttrice di tutti i mondi

http://en.wikipedia.org/wiki/Bhagavad_Gita

L'atomo comincia a far parte della storia, a prendere un posto nell'immaginario degli uomini, che assume la forma di un dio terribile paragonabile al fulmine di Giove, al martello di Thor, con le sue connotazioni bibliche dell'Apocalisse, della fine del mondo.

E poi viene il tempo dell'atomo pacifico, che dispensa comfort e migliora la qualità della vita. Un atomo che riscalda le case, alimenta i motori dei treni ad alta velocità che ci trasportano così comodamente e rapidamente.

Ma i drammi di Chernobyl e di Fukushima si impongono come richiami all'ordine brutali, violenti. Allora l'atomo si trasforma in qualcosa come una peste bianca, invisibile, inodore, lentamente mortale.

- Non moriranno tutti, ma tutti sono stati toccati...

Anche quando il funzionamento delle centrali sembra avvenire senza problemi, sono state riscontrate incidenze sul piano sanitario, in dipendenti che lavorano in queste centrali. Uno studio condotto dall'INSERM (Istituto Nazionale della Salute e della Ricerca Medica francese) mostra che si trovano due volte più casi di cancro tra questi dipendenti, anche quando i dosimetri segnalano dosi inferiori a quelle fissate (arbitrariamente) dall'Autorità di Sicurezza Nucleare.

Ecco l'atomo civile, nonostante il potente lobbismo promosso dai nuclearisti, che assume una forma inquietante.

Allora, perché non promuovere di più "questo sole in provetta", questo atomo che torna a essere benefico*, senza rischi*. Se un aereo si schianta su un tokamak, o un terrorista compie un sabotaggio con esplosivi, non ci sarebbe alcun problema! Quali sarebbero le conseguenze? Un po' di deuterio, trizio, litio ed elio si sfuggirebbero nell'aria, diremmo, e il giorno dopo l'incidente sarebbe acqua passata.

Con la fusione, vediamo emergere il mito dell'atomo senza rischi né rifiuti.

Come si può immaginare, questo non è completamente vero. La fusione deuterio-trizio produce neutroni che a loro volta contamineranno tutte le strutture dei reattori. Queste diventerebbero radioattive per "attivazione", grazie alle trasmutazioni che avvengono in tutti i materiali esposti a un flusso importante di neutroni. In questo modo, lo smantellamento di un reattore a fusione sarebbe altrettanto complesso, problematico e costoso di quello di un reattore a fissione.

I sostenitori del programma ITER obietterebbero che i rifiuti generati nella fusione avrebbero periodi di dimezzamento che si calcolano in secoli mentre la fissione genera radionucleidi mortali per centinaia di migliaia di anni.

Dopo questo preambolo, bisogna cercare di uscire dal mito, dimenticare le frasi belle, come quella del "sole in provetta" e quella dell'energia illimitata, essere realisti e esaminare la proposta in termini di fattibilità.

Per fare questo, dovrò usare un linguaggio di fisico. Nella misura del possibile mi sforzerò perché questo linguaggio sia accessibile.

La fusione è una torre di avorio protetta dall'estrema complessità dei fenomeni che comporta. Ed è una delle ragioni che permettono ai nuclearisti di evitare qualsiasi domanda rispondendo "è molto complicato". Così mandano al loro interlocutore, eventualmente un politico, la nuvola di inchiostro della complessità che gli permette di schivare domande insidiose, come un polpo che spruzza la sua nuvola d'inchiostro.

Entriamo quindi nel vivo di queste domande scientifiche, andiamo oltre il classico bla-bla per il neofita.

Il progetto ITER si basa su due serie di risultati. Da un lato abbiamo il risultato inglese, quello del JET (Joint European Torus), ottenuto nel laboratorio di Culham nel ottobre 1997, dove l'iniezione di diverse forme di energia ha permesso, per un secondo, di realizzare reazioni di fusione, con un coefficiente

Q = 0,7

Che cosa significa questo coefficiente Q? È il rapporto tra l'energia lorda emessa nella fusione e l'energia iniettata sotto forma di microonde, iniezione di particelle "neutre", ecc...

Un reattore a fusione produce un'energia il cui flusso è proporzionale al volume della caldaia nucleare, o, in altre parole, al cubo della sua dimensione caratteristica (prendiamo, ad esempio, il diametro del toro di plasma).

Le perdite di energia avvengono sulle pareti, e sono proporzionali alla superficie della caldaia. Variano come il quadrato della sua dimensione caratteristica.

La conclusione è che il coefficiente Q segue la legge di evoluzione:

Se il JET si ferma a questo valore Q = 0,65 significa che la macchina era troppo piccola. ITER, due volte più grande, dovrebbe permettere di raggiungere un coefficiente due volte più elevato, o:

Q = 1,4

Nei volantini di ITER si può leggere che si prevede di ottenere un fattore superiore a 5, con un tempo di funzionamento tra 400 e 1000 secondi.

Alcuni dettagli di questa esperienza condotta al JET. Questo tokamak non è dotato di una bobina superconduttrice. Il campo magnetico è creato da un solenoide fatto con filo di rame. L'intensità della corrente che passa attraverso il solenoide è di alcuni mega-ampere, e la dissipazione dell'energia in calore per effetto Joule impedisce di prolungare l'esperimento.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Joint_European_Torus

http://claude.emt.inrs.ca/VQE/sources/fusion_futur.html

I sistemi di riscaldamento di ITER (microonde, iniezione di neutroni) costituiscono un'estrapolazione di quelli installati al JET.

Allora ITER "funzionerà".

Nessuno ne dubita. Si otterrà la fusione deuterio-trizio, con un coefficiente Q superiore all'unità, e per un tempo molto più lungo, grazie all'uso di una bobina superconduttrice.

Ma è tutto?

La macchina, come mostreremo successivamente, non è completa.

Nello stato attuale, non può neanche figurare come prototipo, in via di validazione. Semplicemente perché le manca uno, o addirittura diversi elementi essenziali, se si includono quelli il cui funzionamento non è mai stato provato.

Il reattore sarà caricato con una miscela 50/50 degli isotopi dell'idrogeno, deuterio e trizio. La reazione di fusione fa scomparire i due elementi per dare luogo a un nucleo di elio, dotato di 2 cariche positive, a spese di un'energia di fusione di 3,5 MeV e producendo un neutrone di 14,1 MeV.

Fusione deuterio-trizio

Il campo magnetico di confinamento impedisce al nucleo di elio di andarsene. Attraverso lo scambio di energia con gli ioni di deuterio e trizio, l'atomo