Reattore nucleare RBMK

Da Wikipedia, l'enciclopedia libera.

1leftarrow.pngVoce principale: Reattore nucleare a grafite.

RBMK è un acronimo, dal russo, per Reaktor Bolšoj Moščnosti Kanalnyj (in russo: Реактор Большой Мощности Канальный[?]) che significa "reattore di grande potenza a canali" e descrive una classe di reattori nucleari che furono prodotti solamente in Unione Sovietica. Nel 2010, 15 reattori di questa tipologia sono ancora operanti in Russia (l'ultimo RBMK-1500 lituano è stato spento il 31 dicembre 2009), vi è solo un reattore in costruzione, presso la Centrale nucleare di Kursk, quel reattore fu iniziato nel 1985 e dovrebbe essere terminato entro la fine del 2010, vi sono però pressioni internazionali per chiudere quelli ancora operanti, dichiarati pericolosi anche se sono state apportate numerose migliorie di progetto agli impianti.

Storia[modifica | modifica sorgente]

I reattori RBMK furono il punto culminante del programma sovietico per produrre un reattore di potenza raffreddato ad acqua basato sui reattori militari per la produzione di plutonio moderati a grafite. Il primo di questi, AM-1 (Atom Mirny atomo pacifico) fu progettato per produrre 5 MWe (30 MW termici) e funzionò a Obninsk dal 1954 al 1959. Malgrado il suo nome, fu progettato sia per produrre plutonio, per impieghi militari, che per produrre energia elettrica.

Usando acqua leggera per il raffreddamento e grafite come moderatore è possibile utilizzare uranio naturale come combustibile. Così si rendeva possibile la costruzione di reattori di grande potenza che non richiedevano uranio arricchito e acqua pesante e quindi con costi di costruzione e gestione decisamente minori rispetto ad altre tipologie.

Caratteristiche tecniche[modifica | modifica sorgente]

Schema della centrale

RBMK è un acronimo dal russo Reaktor Bolšoj Moščnosti Kanalnyj che significa "Reattore di Alta Potenza a Canali", un reattore moderato a grafite e refrigerato con acqua bollente. Il nocciolo consiste in un cilindro di grafite al cui interno passano numerosi canali, al cui interno in alcune sono posizionate le barre di combustibile in uranio arricchito[1] raffreddate da acqua leggera in cambiamento di fase; in altri canali sono fatte alloggiare le barre di controllo, inserendo o estraendo le quali si modula la potenza termica prodotta. L'acqua leggera assorbe i neutroni abbastanza facilmente creando un effetto avvelenante che viene controbilanciato da un effetto moderante: a seconda delle caratteristiche di un nocciolo, la formazione di bolle di vapore ("vuoti") possono portare ad un aumento o ad una riduzione delle reazioni di fissione nel combustibile. In un reattore raffreddato ad acqua leggera di tipologia BWR, ove il moderatore è l'acqua di raffreddamento stessa, la formazione di vuoti porta alla diminuzione dell'effetto moderante dei neutroni; nei reattori RBMK l'effetto di moderazione dell'acqua è modesto, se confrontato con quello della grafite, e prevale la sua funzione di assorbitore, cosicché l'effetto complessivo può essere positivo, cioè all'aumentare della frazione volumica di vapore si ha un aumento della reattività e quindi della potenza, che va a generare a sua volta maggiore vapore. Ciò genera un effetto di retroazione tecnicamente detto coefficiente di vuoto positivo, caratteristico anche dei reattori canadesi.

I reattori RBMK vennero progettati con un coefficiente di potenza negativo alle alte potenze ma positivo alle basse potenze: come conseguenza, alle basse potenze termiche possono verificarsi escursioni di reattività.

Tutte queste caratteristiche degli RBMK diventarono di dominio pubblico quando nel 1986 uno dei quattro reattori RBMK della centrale di Černobyl' avvenne il più grave incidente accaduto ad una centrale nucleare civile.

Struttura di contenimento[modifica | modifica sorgente]

I progetti dei reattori RBMK includevano vari tipi di sistemi di contenimento necessari per le normali operazioni. Il contenimento principale era costituito da un guscio metallico a tenuta stagna riempito di gas inerte (azoto) allo scopo di impedire alla grafite (la cui temperatura è di circa 700 °C) di entrare in contatto con l'ossigeno atmosferico. La grafite formava una serie di schermature che assorbivano le radiazioni provenienti dal nocciolo. Il contenitore esterno era composto da calcestruzzo. Molti dei macchinari interni al reattore erano previsti per essere sospesi alla copertura, incluse le condutture dell'acqua di raffreddamento.

Inizialmente il progetto dei RBMK, prese in considerazione solamente la prevenzione ed il contenimento di incidenti di modesta entità[senza fonte]. Dopo l'incidente della centrale nucleare di Three Mile Island venne aggiunto ai RBMK una struttura, solo parziale, per gestire gravi incidenti[senza fonte]. Tutti i locali che ospitano condutture di grande diametro al di sotto del reattore sono collegate ad una struttura colma di acqua.

In caso di rottura di queste condutture il vapore viene così convogliato nelle piscine di soppressione[2].

La scelta di permettere che i reattori RBMK prevedessero il ricambio continuo nel nocciolo sia delle barre di combustibile che del materiale per la produzione di plutonio a scopi militari, senza dover spegnere il reattore, richiese l'inserimento di una grande gru all'interno del contenitore del reattore. Tutto ciò ebbe come risultato che i reattori risultarono molto alti (oltre 70 metri) rendendo difficoltosa la realizzazione di un contenimento.

Miglioramenti conseguenti all'incidente di Černobyl'[modifica | modifica sorgente]

Dopo l'incidente di Černobyl' tutti i reattori RBMK rimanenti hanno lavorato con un numero ridotto di elementi di combustibile, ma soprattutto contenenti uranio maggiormente arricchito, permettendo quindi una operatività più sicura[3]. I sistemi di controllo sono stati ugualmente migliorati, in particolare eliminando i terminali di grafite dalle barre di controllo in modo da eliminare l'immediato aumento di potenza che si verificava al momento dell'inizio dell'inserimento. Questa particolarità è una delle cause dell'incidente di Černobyl', quando le barre di controllo vennero inserite al termine della prova.

Il reattore MKER[modifica | modifica sorgente]

Una evoluzione della filiera è il MKER (in russo: МКЭР, Многопетлевой Канальный Энергетический Реактор, Mnogopetlevoj Kanalnyj Ėnergetičeskij Reaktor che significa Reattore di potenza a tubi in pressione a più loop), che ha aumentato i sistemi di sicurezza e contenimento.[4][5]

Il prototipo della filiera è il reattore 5 della centrale di Kursk. La costruzione del reattore è attualmente in corso nella versione MKER1000 e si prospetta il suo completamento nel 2010. Ulteriori evoluzioni sono il MKER800 ed il MKER1500 che sono pianificate per la centrale di Leningrado.[6][7][8][9]

L'RBMK nel mondo[modifica | modifica sorgente]

Luogo Tipologia Status Capacità
Netta (MW)
Capacità
Lorda (MW)
Chernobyl-1 RBMK-1000 spento nel 1996 740 800
Chernobyl-2 RBMK-1000 spento nel 1991 925 1 000
Chernobyl-3 RBMK-1000 spento nel 2000 925 1 000
Chernobyl-4 RBMK-1000 distrutto nel 1986 925 1 000
Chernobyl-5 RBMK-1000 costruzione cancellata nel 1988 950 1 000
Chernobyl-6 RBMK-1000 costruzione cancellata nel 1988 950 1 000
Ignalina-1 RBMK-1500 spento nel 2004 1,185 1,300
Ignalina-2 RBMK-1500 spento nel 2009 1,185 1,300
Ignalina-3 RBMK-1500 costruzione cancellata nel 1988 1,380 1 500
Ignalina-4 RBMK-1500 progetto cancellato nel 1988 1,380 1 500
Kostroma-1 RBMK-1500 costruzione cancellata negli anni 1980 1,380 1 500
Kostroma-2 RBMK-1500 costruzione cancellata negli anni 1980 1,380 1 500
Kursk-1 RBMK-1000 operativo dal 1976 (chiusura prevista nel 2021) 925 1 000
Kursk-2 RBMK-1000 operativo dal 1979 (chiusura prevista nel 2024) 925 1 000
Kursk-3 RBMK-1000 operativo dal 1984 (chiusura prevista nel 2014) 925 1 000
Kursk-4 RBMK-1000 operativo dal 1986 (chiusura prevista nel 2016) 925 1 000
Kursk-5 MKER-1000 in costruzione dal 1985 (attualmente sospesa) 925 1 000
Kursk-6 RBMK-1000 costruzione cancellata nel 1993 925 1 000
Leningrad-1 RBMK-1000 operativo 925 1 000
Leningrad-2 RBMK-1000 operativo 925 1 000
Leningrad-3 RBMK-1000 operativo 925 1 000
Leningrad-4 RBMK-1000 operativo 925 1 000
Smolensk-1 RBMK-1000 operativo 925 1 000
Smolensk-2 RBMK-1000 operativo 925 1 000
Smolensk-3 RBMK-1000 operativo 925 1 000
Smolensk-4 RBMK-1000 costruzione cancellata nel 1993 925 1 000
NOTE:

La filiera è stata usata solo in Lituania, Russia ed Ucraina, ad oggi sono in funzione solo quelli in Russia.
Nel resto del mondo la filiera non è considerata sicura e non è stata adottata, ci sono state pressioni per chiudere gli ultimi reattori russi.
È in corso la costruzione di un reattore che è una evoluzione della tipologia, questa è chiamata MKER.

Arte e musica[modifica | modifica sorgente]

Il primo brano della band Industrial Metal D.W.O.M.P. è intitolato RBMK, per ricordare la tragedia avvenuta a Černobyl' nel 1986

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ ENGINEERING.com > Chernobyl
  2. ^ Chernobyl, 20 anni dopo il disastro. Ugo Spezia. ISBN 88-87731-31-4
  3. ^ Il futuro dell'energia, Mario Silvestri
  4. ^ (EN) World Nuclear Association - Nuclear Power in Russia
  5. ^ NIKET - Department of Pressure-Tube Power Reactors
  6. ^ LNPP - The proposed NPP design meets the following requirements
  7. ^ LNPP - LNPP REPLACING CAPACITIES
  8. ^ THE PRESSURE-TUBE LINE IN RUSSIAN NUCLEAR ENGINEERING
  9. ^ Bellona - Statistics from Leningrad Nuclear Power Plant