Alle 14.46 di quel venerdì, nell’area colpita dal terremoto c’erano undici reattori nucleari in funzione (tre a Fukushima Daiichi, quattro a Fukushima Daini, tre a Tohoku Onagawa, e uno a Tokai). Per un totale di circa 9 700 MW di potenza.
La centrale nucleare di Fukushima Daiichi ha 6 reattori. Le unità da 1 a 4 sono tra loro contigue, così come la 5 e la 6, costruite a circa 500 m di distanza dall’altro gruppo. Tre reattori erano in manutenzione programmata. Il 4, completamente de-fuelled: cioè tutte le barre di combustibile erano state ritirate e disposte nella cosiddetta spent fuel pool, in attesa di essere sostituite.
Tutti i siti nucleari sono dotati di sismografi. Se l’intensità del terremoto va oltre i dati di progetto, gli impianti sono progettati per “spegnersi” automaticamente.
E’ la procedura di scram: le barre di controllo vengono tutte inserite nel nucleo del reattore e la reazione a catena si interrompe. Naturalmente tutti i reattori prevedono anche una procedura manuale di spegnimento (che comprende sia l’inserimento, comandato da operatore, delle barre di controllo; nel caso ciò si riveli impossibile, il nucleo viene inondato, in quel tipo di reattore, di acido borico, per ottenere lo stesso effetto).
Il terremoto, di intensità 9,0 Mw, fu il più forte mai registrato in Giappone, ed il quarto, dal 1900, a livello mondiale. Il precedente storico più prossimo e relativo all’area colpita (con tutte le incertezze del caso data la mancanza di registrazioni scientifiche attendibili) risale al’869 AD, cui è stata attribuita una magnitudo pari a 8,3. Si noti che fra l’energia liberata da un terremoto di magnitudo 9 è 31,6 volte quella di uno di magnitudo 8. Dunque l’energia liberata raddoppia ogni 0,2 gradi di differenza. Il più forte terremoto della storia è quello che si ebbe al largo delle coste del Cile, nel 1960, e fu di magnitudo Mw 9,5.
A Fukushima Daiichi l’intensità fu equivalente a quella di un terremoto di magnitudo prossima a 7 della scala Richter, avente però per epicentro la centrale medesima.
Una quantità di energia enorme: è come se nel terreno al di sotto dei reattori fossero scoppiate, insieme, 10-15 bombe della potenza dell’atomica di Hiroshima.
Ciò nonostante, lo scram automatico funzionò perfettamente in tutti gli undici reattori, portandoli in pochi secondi nello stato di shut down.
Ispezioni successive confermarono l’assenza di danni alle strutture causati direttamente dal terremoto. Segno che sia la progettazione antisismica che la costruzione degli edifici di contenimento e delle strutture ausiliarie furono, semplicemente, superbe.
Lo shut down del reattore riduce drasticamente, ma non fa cessare, la produzione di calore al suo interno, che viene comunque generato in una certa misura dalla naturale radioattività delle barre di combustibile. Per ricondurlo a uno stato di fuori servizio “controllato” bisogna ridurre temperatura e pressione, cioè raffreddarlo con continuità. Per evitare shocks termici ai materiali, il raffreddamento deve essere graduale.
E’ una procedura lunga, complessa, che dura diverse decine di ore in dipendenza della tipologia degli impianti, e che deve essere condotta con estrema prudenza. E’ una procedura che richiede energia elettrica per alimentare le pompe del sistema di raffreddamento e tutti i sistemi ausiliari di centrale.
Energia che, per definizione, dovrebbe essere fornita dalla rete elettrica esterna alla centrale, dato che la medesima centrale non ne produce più a causa del suo spegnimento. E non si tratta di piccole potenze, ma di molte, talvolta diverse decine di MW.
Se occorressero, come spesso capita, 30 – 40 MW, servirebbe una potenza pari a quella sufficiente ad alimentare 10 000 – 13 000 – diecimila tredicimila – case di abitazione.
Se il terremoto è sufficientemente forte, può mettere fuori uso la rete elettrica esterna alla centrale nucleare.
Per questa ragione, si dotano gli impianti di dispositivi di generazione propri, da attivare in situazione di emergenza. Per la corrente alternata, si tratta di generatori diesel. Per quella continua, di banchi di batterie ricaricabili.
Il terremoto non produsse danni alle strutture dei reattori.
Ma purtroppo mise fuori uso gran parte della rete elettrica della regione colpita. In otto degli undici reattori, la rete esterna e/o i mezzi propri di generazione di emergenza, fornirono l’energia necessaria al raggiungimento, entro il quarto giorno dal terremoto, del cosiddetto “cold shut down”.
Cioè una situazione di sicuro “stand by”, nella quale la temperatura e la reattività del nucleo del reattore possono essere mantenuti indefinitamente in piena sicurezza.
I tre reattori di Fukushima Daiichi, in funzione al momento del terremoto, costituirono tuttavia l’eccezione.
Perché?
Certo il terremoto fu assai più forte a Fukushima Daiichi che a Daini. L’intensità registrata dai sismografi fu equivalente alla massima intensità prevista dal progetto della centrale. Ciò nonostante, lo scram automatico dei reattori funzionò egregiamente. Tutti e tre i reattori in funzione si “spensero”, come detto sopra.
Però nessuna delle sei linee di Alta Tensione esterne alla centrale, che avrebbero dovuto provvedere l’energia necessaria, sopravvisse al terremoto. L’afflusso di energia dall’esterno cessò immediatamente.
Come da progetto, tuttavia, i generatori diesel di emergenza si attivarono automaticamente. Le procedure previste dopo lo shutdown vennero dunque iniziate e proseguirono per quasi un’ora, sia pure disturbate dalle continue scosse e dalle prime ondate dello tsunami.
Ma alle 15 36, la centrale venne investita dalla seconda ondata, alta più di 13 metri (15, secondo il rapporto UNSCEAR).
E tutto cambiò. In peggio.
Quest’ondata distrusse per prima cosa le pompe che rifornivano di acqua marina i sistemi di raffreddamento della centrale. Proseguendo nel run up, furono allagati i locali dove erano alloggiati i generatori di corrente alternata. Dodici di tredici generatori andarono fuori uso. Ne rimase solo uno in funzione, nell’edificio del reattore No 6.
Per allagamento si persero anche tutte le batterie di riserva, con la sola eccezione di quelle del reattore No 3, che però avrebbero esaurito la carica dopo circa 31 ore di funzionamento (erano state dimensionate per un massimo di 8 ore). Furono gravemente danneggiati tutti i cablaggi di centrale, i quadri elettrici, le stazioni di misura delle radiazioni, le condotte secondarie di acqua ed altri fluidi, e moltissime apparecchiature importanti.
Detriti marini, automobili, e innumerevoli rottami di ogni tipo, ostruirono gli spazi fra gli edifici della centrale, rendendo estremamente difficili gli spostamenti di persone e cose.
La mancanza di elettricità fece mancare l’illuminazione all’interno e all’esterno degli edifici. Mise fuori servizio i sistemi di comunicazione. Disattivò il sistema di monitoraggio e controllo dell’impianto, rendendo ciechi gli operatori.
In particolare, fu impossibile per molto tempo avere dati su ciò che accadeva nei nuclei e nelle apparecchiature più importanti; ed anche osservare il risultato delle manovre che furono intraprese. Non secondaria fu la perdita di tutti i tools ausiliari e dei manuali operativi di centrale.
A ciò si aggiunge il continuo susseguirsi di scosse di assestamento, e di ondate di tsunami, che, seppur non distruttive, tennero in ansia costante gli operatori.
Molti dei quali lavorarono sin dalle prime ore e nei giorni seguenti, non solo nelle condizioni estreme che diremo, ma con l’angoscia crescente per la sorte di parenti ed amici, dei quali non si ebbero notizie certe per molti giorni. In taluni casi, vedi i circa tremila dispersi, non se ne sarebbero avute più.
In pratica, qualche minuto dopo la seconda ondata di tsunami, la centrale nucleare di Fukushima Daiichi si trovò in quello che tecnicamente si definisce “station black out”: totale (o quasi) assenza di energia.
Una situazione terribile: tre reattori in shut down, ma da raffreddare in tempi rapidi. Ciascuno, infatti, continua a produrre calore per circa l’1,5 % della sua potenza nominale termica. In numeri: 22 MWt per il reattore 1, 33 MWt per gli altri due.
Cosa accade se non si provvede?
S’innesca una catena di eventi che può portare al danno più grave, la fusione del nucleo. Che non necessariamente è il più pericoloso degli eventi, considerando il rilascio di radioattività nell’ambiente l’effetto più dannoso.
Fu così che centinaia di operatori della centrale si trovarono a dover iniziare una lotta lunghissima, in condizioni ambientali proibitive, quasi disperate.
Una lotta tragicamente impari.
Come sempre accade nelle grandi tragedie, ignoti individui si dimostrarono coraggiosi, forti, testardi e determinati. Molto spesso, eroici.
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