Reattore nucleare RBMK

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1leftarrow blue.svgVoce principale: Reattore nucleare LWGR.

Gli RBMK (Reaktor Bolšoj Moščnosti Kanalnyj (in russo: Реактор Большой Мощности Канальный?) che significa letteralmente "reattore di grande potenza a canali") sono una classe di reattori nucleari costruiti in Unione Sovietica. Questa classe di reattori è tristemente noto, in quanto a questa classe apparteneva il reattore della centrale nucleare di Chernobyl. Al 2019, sono ancora in esercizio in Russia 10 reattori di questa classe. Il reattore 1 della centrale di Leningrado (il primo RBMK ad entrare in servizio), è stato disattivato il 21 dicembre 2018, quasi in concomitanza con la connessione alla rete del primo dei 4 VVER-1200 che andranno progressivamente a sostituire i 4 RBMK della centrale. L'ultimo RBMK della Centrale nucleare di Ignalina (in Lituania, al confine con Lettonia e Bielorussia) è stato invece già spento, il 31 dicembre 2009.

Storia[modifica | modifica wikitesto]

I reattori RBMK furono il culmine del programma sovietico di sviluppo di un reattore di potenza raffreddato ad acqua. Usavano acqua (leggera) per il raffreddamento, e la grafite come moderatore di neutroni, in modo da potere utilizzare uranio naturale come combustibile. La tecnologia fu basata sui reattori militari per la produzione di plutonio moderati a grafite. Il primo di questi reattori, AM-1 (Atom Mirny atomo pacifico) di Obninsk aveva prodotto 5 MWe (30 MW termici) dal 1954 al 1959. Malgrado il nome, era progettato per poter produrre anche plutonio per impieghi militari.

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 wikitesto]

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, entro alcuni dei quali sono posizionate le barre di combustibile in uranio arricchito[1] raffreddate da acqua bollente, mentre in altri sono fatte alloggiare le barre di controllo, inserendo o estraendo le quali si modula la potenza termica prodotta. L'acqua (leggera) assorbe i neutroni, e li rallenta. In un reattore ad acqua bollente occidentale, dove l'acqua di raffreddamento riesce anche a rallentare a sufficienza i neutroni, le regioni in cui è presente vapore rallentano meno i neutroni delle regioni in cui è presente acqua ancora liquida; nei reattori RBMK invece, l'acqua si trova in delle zone tali del reattore (i canali di raffreddamento) per cui non riesce a rallentare a sufficienza i neutroni. Il rallentamento è invece affidato alla grafite. Entrambi i reattori si basano sull'utilizzo di neutroni termici, cioè rallentati: se i neutroni rimangono veloci cioè non vengono rallentati, la reazione si spegne. Se l'acqua di raffreddamento evapora, succedono cose diverse nei reattori occidentali e nei reattori RBMK, per via della diversa funzione che ha nei due casi precedenti. Nei reattori occidentali mancherà anche il moderatore, cioè il mezzo capace di rallentare i neutroni, quindi la reazione tenderà a spegnersi velocemente. Nei reattori occidentali perciò, se manca l'acqua nel reattore, questo smetterà anche di generare calore. Nei reattori RBMK invece, rimane la grafite a rallentare sufficientemente i neutroni che quindi possono continuare a riprodursi, a produrre fissioni e quindi a generare calore nel materiale. Quindi se manca l'acqua nel reattore RBMK, questo continuerà comunque a generare calore, e la temperatura continuerà a salire velocemente. Si può arrivare quindi in questo caso alla fusione del nocciolo.

Questo effetto di retroazione del refrigerante tecnicamente viene chiamato coefficiente di vuoto.

I reattori RBMK vennero progettati con un coefficiente di potenza negativo alle alte potenze. Tuttavia, il coefficiente di vuoto alle basse potenze è positivo: alle basse potenze termiche possono quindi verificarsi escursioni di reattività.

Queste caratteristiche degli RBMK diventarono di dominio pubblico nel 1986 con l'incidente di Chernobyl.

Versioni o modelli derivanti[modifica | modifica wikitesto]

RBMK1500[modifica | modifica wikitesto]

Versione potenziata ad un totale di 4800 MW termici con una produzione di 1500 MW elettrici, come l'RBMK-1000 anche l'RBMK-1500 erano costituiti da 1661 canali combustibile e 211 per le barre di controllo, erano state implementate alcune migliorie ai sistemi d'emergenza.

Gli unici RBMK-1500 mai entrati in servizio furono i reattori 1 e 2 della centrale di Ignalina (Lituania) la cui potenza, a seguito di alcuni inconvenienti, fu diminuita a 1185 MW.

Era prevista la costruzione di ulteriori 4 reattori; l'unità 3 (Costruzione abbandonata all'80%) e 4 di Ignalina, e due unità a Kostroma.

EGP-6[modifica | modifica wikitesto]

Una versione a scala ridotta del modello maggiore.

Struttura di contenimento[modifica | modifica wikitesto]

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 di ignizione 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 wikitesto]

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 vennero inserite all'interno del nocciolo subito dopo aver premuto il tasto di scram per l'arresto di emergenza (tasto AZ5) dato che la potenza aumentava notevolmente.

Il reattore MKER[modifica | modifica wikitesto]

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 cui costruzione, nella versione MKER1000, si è poi interrotta nel 2012. Ulteriori evoluzioni erano prospettate nel MKER800 e nel MKER1500 che erano pianificate per la centrale di Leningrado.[6][7][8][9]

L'RBMK nel mondo[modifica | modifica wikitesto]

Reattori operativi[10]
Centrale Potenza netta
(MW)
Modello Inizio costruzione Allacciamento alla rete Produzione commerciale Dismissione
(Prevista)
Bilibino (Russia) (Reattore 2) 11 EGP-6 1º gennaio 1970 30 dicembre 1974 1º febbraio 1975 2019[11]
Bilibino (Russia) (Reattore 3) 11 EGP-6 1º gennaio 1970 22 dicembre 1975 1º febbraio 1976 2020[11]
Bilibino (Russia) (Reattore 4) 11 EGP-6 1º gennaio 1970 27 dicembre 1976 1º gennaio 1977 2021[11]
Kursk (Russia) (Reattore 1) 925 RBMK1000 1º giugno 1972 19 dicembre 1976 12 ottobre 1977 2022[12]
Kursk (Russia) (Reattore 2) 925 RBMK1000 1º gennaio 1973 28 gennaio 1979 17 agosto 1979 2024[12]
Kursk (Russia) (Reattore 3) 925 RBMK1000 1º aprile 1978 17 ottobre 1983 30 marzo 1984 2029[12]
Kursk (Russia) (Reattore 4) 925 RBMK1000 1º maggio 1981 2 dicembre 1985 5 febbraio 1986 2031[12]
Leningrado (Russia) (Reattore 2) 925 RBMK1000 1º giugno 1970 11 luglio 1975 11 febbraio 1976 2021
Leningrado (Russia) (Reattore 3) 925 RBMK1000 1º dicembre 1973 7 dicembre 1979 29 giugno 1980 2025
Leningrado (Russia) (Reattore 4) 925 RBMK1000 1º febbraio 1975 9 febbraio 1981 29 agosto 1981 2026
Smolensk (Russia) (Reattore 1) 925 RBMK1000 1º ottobre 1975 9 dicembre 1982 30 settembre 1983 2028
Smolensk (Russia) (Reattore 2) 925 RBMK1000 1º giugno 1976 31 maggio 1985 2 luglio 1985 2030
Smolensk (Russia) (Reattore 3) 925 RBMK1000 1º maggio 1984 17 gennaio 1990 12 ottobre 1990 2034
Reattori dismessi[10][13][14]
Centrale Potenza netta
(MW)
Modello Inizio costruzione Allacciamento alla rete Produzione commerciale Dismissione
(Prevista)
Bilibino (Russia) (Reattore 1) 11 EGP-6 1º gennaio 1970 12 gennaio 1974 1º aprile 1974 14 gennaio 2019
Leningrado (Russia) (Reattore 1) 925 RBMK1000 1º marzo 1970 21 dicembre 1973 1º novembre 1974 22 dicembre 2018
Ignalina (Lituania) (Reattore 1) 1185[15] RBMK1500 1º maggio 1977 31 dicembre 1983 1º maggio 1984 31 dicembre 2004
Ignalina (Lituania) (Reattore 2) 1185[15] RBMK1500 1º gennaio 1978 20 agosto 1987 20 agosto 1987 31 dicembre 2009
Černobyl' (Ucraina) (Reattore 1) 740 RBMK1000 1º marzo 1970 26 settembre 1977 25 maggio 1978 30 novembre 1996
Černobyl' (Ucraina) (Reattore 2) 925 RBMK1000 1º febbraio 1973 21 dicembre 1978 28 maggio 1979 11 ottobre 1991
Černobyl' (Ucraina) (Reattore 3) 925 RBMK1000 1º marzo 1976 3 dicembre 1981 8 giugno 1982 15 dicembre 2000
Černobyl' (Ucraina) (Reattore 4) 925 RBMK1000 1º aprile 1979 22 dicembre 1983 26 aprile 1984 Distrutto il 26 aprile 1986
Reattori cancellati
Centrale Potenza netta
(MW)
Modello Inizio costruzione Allacciamento alla rete Produzione commerciale Costruzione interrotta
Ignalina (Lituania) (Reattore 3) 1380 RBMK1500 1º giugno 1985 30 agosto 1988
Ignalina (Lituania) (Reattore 4) 1380 RBMK1500 Mai iniziato
Kostroma (Russia) (Reattore 1) 1380 RBMK1500 N.D.
Kostroma (Russia) (Reattore 2) 1380 RBMK1500 N.D.
Kursk (Russia) (Reattore 5) 925 MKER1000[16] 1º dicembre 1985 15 agosto 2012
Kursk (Russia) (Reattore 6) 925 RBMK1000 1º agosto 1986 1º dicembre 1993
Smolensk (Russia) (Reattore 4) 925 RBMK1000 1º ottobre 1984 1º dicembre 1993
Černobyl' (Ucraina) (Reattore 5) 925 RBMK1000 1º gennaio 1981 1º gennaio 1988
Černobyl' (Ucraina) (Reattore 6) 925 RBMK1000 1º gennaio 1983 1º gennaio 1988
NOTE:
  • Le normative in vigore non prevedono la possibilità di sostituzione e/o aumento del parco reattori al termine del ciclo vitale degli impianti ancora in funzione.

Arte e musica[modifica | modifica wikitesto]

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 wikitesto]

  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 Archiviato il 10 ottobre 2006 in Internet Archive.
  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 Archiviato il 4 luglio 2009 in Internet Archive.
  10. ^ a b AIEA: Nuclear Power Reactors in the Russian Federation
  11. ^ a b c O all'entrata in funzione della Akademik Lomonosov
  12. ^ a b c d O all'entrata in funzione degli omologhi dell'impianto di Kursk 2
  13. ^ AIEA: Nuclear Power Reactors in Lithuania
  14. ^ AIEA: Nuclear Power Reactors in Ukraine
  15. ^ a b Originariamente con potenza di 1380 MW e poi depotenziato dopo varie modifiche ai sistemi di sicurezza a seguito di Černobyl'
  16. ^ Iniziato come RBMK1000

Altri progetti[modifica | modifica wikitesto]