Prima misura quantitativa delle radiazioni emesse dal reattore di Fukushima

Rilevatore Geiger. Foto scattata presso la cittadina di Iitate. Crediti: Greenpeace

Le misurazioni dello zolfo radioattivo che si formò quando l’acqua del mare venne utilizzata per raffreddare i reattori del reattore nucleare di Fukushima hanno permesso di rivelare la quantità di radiazione fuoriuscita dai reattori della centrale danneggiati dallo tsunami.I chimici dell’atmosfera presso l’Università di California, San Diego, hanno emesso un rapporto con la prima misura quantitativa della quantità di radiazione fuoriuscita dai reattori danneggiati della centrale nucleare di Fukushima, Giappone, dopo il devastante terremoto e lo tsunami all’inizio di quest’anno.Loro stima, riportata questa settimana  nell’edizione online di Proceedings of National Academy of Sciences, si basa sul materiale radioattivo arrivato attraverso l’Oceano Pacifico, dopo che gli operatori del reattore danneggiato hanno dovuto ricorrere al raffreddamento del combustibile surriscaldato con acqua di mare.

“In ogni disastro, c’è sempre molto da imparare attraverso l’analisi di quanto accaduto”, ha detto l’autore senior Mark Thiemens, della Divisione di Scienze Fisiche della UC San Diego. “Oggi siamo stati in grado di dire quanti neutroni sono fuoriusciti dalle barre di combustibile fuse dopo l’esposizione all’aria.”

Il 28 marzo 2011, 15 giorni dopo che gli operatori iniziarono a pompare l’acqua di mare nei reattori danneggiati e nelle piscine del combustibile esaurito, il gruppo di Thiemens ha osservato un picco senza precedenti nella quantità di zolfo radioattivo nell’aria di La Jolla, in California. Essi hanno riconosciuto che la radiazione veniva nientemeno che dalla centrale elettrica in Giappone.

Neutroni e altri prodotti di reazione vengono emessi dalle barre di combustibile quando si fondono. L’acqua di mare pompata nel reattore ha assorbito quei neutroni, che sono entrati in collisione con gli ioni cloruro dell’acqua salata. Ogni collisione ha elimintdo un protone dal nucleo di un atomo di cloro, trasformando l’atomo in una forma radioattiva di zolfo.

Quando l’acqua ha raggiunto i reattori bollenti, la quasi totalità di essa si è trasformata in vapore. Per evitare esplosioni da accumuli l’idrogeno, gli operatori hanno lasciato sfogare il vapore nell’atmosfera, liberando inavvertitamente anche lo zolfo radioattivo.

In aria, lo zolfo reagisce con l’ossigeno per formare anidride solforosa e particelle di solfati. Entrambe le sostanze hanno poi viaggiato con le correnti d’aria attraverso l’Oceano Pacifico a causa dei venti prevalentemente occidentali in quel periodo, per raggiungere infine lo Scripps Institution of Oceanography della UC di San Diego, dove il gruppo di Thiemens ha monitorato continuamente lo zolfo in atmosfera.

Utilizzando un modello basato sulle osservazioni del NOAA delle condizioni atmosferiche il team ha determinato il percorso dell’aria nei precedenti 10 giorni e ha scoperto che veniva proprio da Fukushima.

Poi ha calcolato la quantità di radiazione rilasciata dai reattori che corrispondeva alla quantità di zolfo radioattivo. “Sappiamo quanta acqua di mare hanno utilizzato, conosciamo la dimensione dello ione cloruro e quanto un protone penetra profondamente nell’acqua di mare. Da questo si può calcolare il numero di neutroni che devono aver reagito con il cloro per produrre lo zolfo radioattivo”, ha detto Antra Priyadarshi, un ricercatore di post-dottorato nel laboratorio di Thiemens e primo autore della carta.

Dopo la contabilizzazione delle perdite lungo la strada delle particelle di solfato che sono cadute nell’oceano, che sono decadute o che hanno preso altre direzioni, i ricercatori hanno calcolato che circa 400 miliardi di neutroni per metro quadrato sono stati rilasciati dalla superficie delle vasche di raffreddamento tra il 13 marzo 2011, quando l’operazione di pompaggio con acqua di mare è iniziata, e il 20 marzo 2011.

Le tracce di radiazioni che hanno raggiunto la costa della California non hanno mai rappresentato una minaccia per la salute umana. “Anche se il picco che abbiamo misurato era molto alto rispetto ai livelli di fondo dello zolfo radioattivo, il quantitativo assoluto di radiazione che ha raggiunto la California è stato piccolo. I livelli che abbiamo registrato non sono una preoccupazione per la salute umana. In realtà, ci sono voluti strumenti sensibili, che hanno misurato il decadimento radioattivo per ore dopo la raccolta delle particelle, per riuscire a catturare con precisione la quantità di radiazioni”, ha detto Thiemens.

Le concentrazioni di radiazioni ad un chilometro o poco più sopra l’oceano vicino a Fukushima deve essere stato circa 365 volte superiori ai livelli naturali per spiegare i livelli osservati in California.

Lo zolfo radioattivo che Thiemens e il suo team hanno osservato confermerebbe la parziale fusione delle barre radioattive nei nuclei e nelle vasche, come ha sempre dichiarato la Tepco, il gestore dell’impianto.

Ora Thiemens ha iniziato, con colleghi giapponesi, uno studio “sul campo” per misurare con maggiore precisione le radiazioni rilasciate sul suolo giapponese.

Lo zolfo radioattivo verrà cercato nei ruscelli e nei terreni in Giappone, per meglio comprendere il ciclo di questo elemento nell’ambiente e per poter misurare eventuali future fughe radioattive con più tempestività e precisione.