Nel 1991, l’Unione europea ha varato un programma di ricerca sugli incidenti gravi nelle centrali nucleari per rendere più sicuri i reattori ad acqua pressurizzata già esistenti e futuri. Per il periodo 1991-1995 sono già stati stanziati più di 60 milioni di ECU, di cui 13 dalla Commissione europea e 49 dai 18 partecipanti al programma. I principali risultati sono stati presentati in occasione di una conferenza tenutasi a Lussemburgo nel novembre del 1995. Alla conferenza, che segnava inoltre l’inizio di un nuovo programma "Sicurezza della fissione nucleare" per il quale sono stati stanziati 60 milioni di ECU, hanno preso parte oltre 200 esperti di tutto il mondo.
I settori nei quali sussistono rischi di incidenti gravi sono 8: la degradazione del nocciolo del reattore, i problemi connessi con l’idrogeno, le interazioni tra il nocciolo fuso e il liquido di raffreddamento (molten fuel-coolant interaction o MFCI), i recipienti pressurizzati, le interazioni tra il nocciolo fuso e il cemento (molten core-concrete interaction o MCCI), il comportamento del materiale radioattivo (inventario dei prodotti di fissione), l’integrità delle strutture di contenimento e la gestione degli incidenti gravi, inclusa la convalidazione degli strumenti d’allarme.

Ricerca
Il centro di ricerca FZK (Karlsruhe, Germania) ha realizzato prove di tempra con barre di combustibili ed ha simulato delle perdite di liquido di raffreddamento (loss-of-coolant accidents o LOCA). L’agenzia ENEA (Italia) ha studiato la stabilità chimica e meccanica dell’ossido di zirconio e la sua capacità di dissolvere il combustibile prima che questo fonda. L’Università di Stoccarda e l’AEA (Atomic Energy Authority, Regno Unito) hanno sviluppato modelli per studiare i fenomeni di spostamento del nocciolo durante la fusione e li hanno quindi convalidati nel corso di prove su reattori. Gli scienziati dell’Università di Bochum (Germania) hanno studiato i trasferimenti radiativi di calore nelle geometrie di reattori danneggiati, mentre i lavori condotti sull’MFCI vertevano essenzialmente sulle fasi preliminari delle esplosioni di vapore, prima della miscelazione dei componenti.
Per quanto riguarda i reattori ad acqua pressurizzata (PWR), è noto che esiste la possibilità che si verifichino violente esplosioni, in particolare se un’elevata percentuale di scorie del nocciolo ("corium") viene a contatto con il liquido di raffreddamento.
Gli studi su queste miscele esplosive si sono concentrati sulle diverse possibilità di miscelazione nocciolo/liquido di raffreddamento, sulle velocità di trasmissione del calore e sulle leggi termodinamiche che regolano la fusione del nocciolo, l’acqua e il vapore.
Questi studi hanno consentito di sviluppare test di contatto brutale del nocciolo fuso con l’acqua (melt drop) a temperature superiori ai 1000 °C per definire i parametri delle esplosioni nei modelli d’incidente.
Sono stati studiati i prodotti di fissione liberati durante un’interazione tra il nocciolo fuso e il cemento (MCCI), il raffreddamento del corium e l’impiego dell’acqua per raffreddarlo.
Poichè l’interazione del corium con l’acqua di raffreddamento produce quantità importanti d’idrogeno, sono stati condotti lavori volti a ridurre la formazione della miscela idrogeno/ossigeno (esplosivi) che miravano a "disperdere" l’idrogeno o, al contrario, a fissarlo. Infine, uno degli studi più interessanti riguarda i prodotti di fissione, la loro natura, la loro concentrazione e la loro velocità di liberazione nei vari schemi d’incidente.

Risultati
I risultati più significativi scaturiti da questo programma di ricerca riguardano ciò che accade quanto un liquido altamente radioattivo fuoriesce dal reattore dopo la fusione del nocciolo e i rischi che comporta la formazione di una bolla d’idrogeno nel nocciolo.
Si è dimostrato che l’acqua era efficace per immergere il nocciolo in fusione, disperdendo le scorie, in modo da permettere l’evacuazione rapida del calore residuo e la concentrazione o la sospensione dei prodotti di fissione, affinchè questi non vengano liberati dal nocciolo in grandi quantità. L’unico problema del raffreddamento ad acqua è rappresentato dalla formazione, in taluni casi, di una crosta di protezione sul nocciolo fuso.
Forse il metodo più promettente di raffreddamento del nocciolo è la cosiddetta tecnica COMET che consiste nell’intrappolarlo in uno spesso zoccolo di cemento collocato sotto il recipiente del reattore. Se il nocciolo si fonde e attraversa il pavimento del reattore viene arrestato da questo zoccolo che funge da struttura di contenimento.
Lo zoccolo deve avere dimensioni sufficienti per raffreddare più di 200 tonnellate di scorie, ad una temperatura di circa 2750 °C.
In base ai risultati del programma viene proposto di includere zoccoli di questo tipo nella progettazione delle future centrali ad acqua pressurizzata.
Importanti progressi si sono inoltre ottenuti nelle strategie di limitazione dei rischi dovuti alla generazione d’idrogeno e sono stati definiti vari sistemi di dispersione dell’idrogeno. I futuri reattori saranno dotati di serbatoi di gas inerti, che potranno essere liberati per diluire e neutralizzare l’idrogeno. I due additivi scelti per evitare le esplosioni sono la neve carbonica e l’azoto, non potendo rendere ininfiammabili le miscele idrogeno/gas neutri. Inoltre si possono collocare nel reattore catalizzatori a base di palladio, nichel e rame, fosforo o palladio ricoperto d’ossido d’alluminio destinati ad assorbire l’idrogeno.
I progressi ottenuti nel campo della strumentazione e dei sistemi di prevenzione riguardano i metodi di segnalazione acustica, ritenuti più affidabili in caso di incidenti, che possono essere collegati a sistemi on-line di allarme in tempo reale. Sono anche stati sviluppati sistemi esperti per fornire agli operatori della sala di controllo consigli logici a sostegno delle diagnosi e delle decisioni, ma anche per filtrare i segnali d’allarme e convalidare rapidamente la scelta delle misure d’emergenza previste dagli operatori.
Gli scienziati dell’Istituto della Sicurezza di Monaco di Baviera hanno concluso che "la situazione delle centrali nucleari in Europa, dal punto di vista della strumentazione, della convalida dei segnali d’allarme e dell’appoggio informatico agli operatori era in perfetto accordo con le esigenze operative di sicurezza, ma che le numerose attività nucleari nei vari paesi dovevano tradursi anche in importanti sviluppi della sicurezza, in modo da migliorare le attuali misure di prevenzione degli incidenti". La sicurezza non è dunque ancora un fatto acquisito. Le ricerche continuano.
(Fonte: VIPS)