Effetti della possibilità di guerra nucleare

Effetti della possibilità di guerra nucleare: introduzione.

Giuseppe Quartieri, fisico dei sistemi complessi.

La guerra della Russia con l’Ucraina (2023) continua a subire forme di ”escalation” che potrebbero degenerare, per molti aspetti e tipologie di guerra, da tattiche a strategiche. L’aspetto decisivo e geopolitico prevede un accordo più ampio possibile includente da una parte l’Ucraina e dall’altro la Russia e i suoi satelliti. La reale situazione della visione panoramica geopolitica e strategica attuale dei possibili effetti del proseguire, per lungo tempo, della guerra può essere rappresentata in molti modi.

Si espongono qui solo alcune idee basate su dati di fatto. L’effetto peggiore è che uno dei due contendenti ricorra all’uso di bombe nucleari di bassa potenza e/o alla bomba sporca, ossia un normale ordigno classico al tritolo con materiale radioattivo all’interno. Va ricordato che questo tipo di bombe è stato usato nella guerra del Kossovo e in genere in alcune zone dell’ex Jugoslavia.

Le nuove teorie sui rapporti degli effetti dei cambiamenti climatici, delle pandemie e di eventuali guerre nucleari sono (da me e dal nostro gruppo di ricerca) rappresentate con la seguente tabella-figura che, nella Fig. 3 presenta la priorità di interesse. 

In questa tabella, la Fig. N° 1 mostra le implicazioni della guerra così come sono influenzate dalla interfaccia energia, ecologie ed economia mentre il diagramma di Fig. N° 2 mostra le interfacce fra guerra, cambiamenti climatici e pandemia. Tuttavia, questo lavoro è dedicato solo e soltanto alla questione tecnica e di sistema del nucleare e non di tutti gli aspetti geopolitici. Purtroppo dopo qualche mese dall’inizio della guerra ucraina qualcuno ha cominciato a parlare della necessità d’impiego di armi atomiche per chiudere la partita.

Uno specialista in materia, ha sostenuto che, per intimorire Kiev e l’Occidente, l’esercito russo potrebbe sparare con un’arma in un’area disabitata invece che contro le truppe ucraine (ad es. l’isola dei serpenti). Inoltre, la guerra in Ucraina si dimostra essere sempre più energivora e i cambiamenti climatici si possono presentare con incendi della vegetazione, spostamento di attrezzature, mezzi pesanti, munizioni oltre all’allestimento di operazioni militari che disperdono incessantemente con ordigni chimici e infestanti.

Al momento, la guerra ha già un impatto ecologico molto serio se non devastante e diventerebbe veramente tale se, in qualche maniera, diventasse nucleare. 

Anche se con bassissima probabilità anzi quasi nulla, l’interesse di tutti si focalizza, in modo sintetico, ai possibili effetti della guerra nucleare in Ucraina. Alcuni politici di alto livello della fazione russa (Lavrov ecc.) e della fazione USA (Kissinger ecc.) hanno dimostrato e dimostrano di volere la pace e hanno risposto da pacieri a chi alludeva alla possibilità di un intervento ed impiego di bombe nucleari di bassa potenza.

Sono molti mesi ormai che questa giostra continua! L’aspetto diplomatico della divergenza nucleare Ucraina-Russia e quindi USA-Russia, è veramente molto interessante e sottile. Putin, Zelensky e Biden stanno dialogando in modo diretto ma soprattutto indiretto per il tramite delle diplomazie. Gli strateghi delle tre fazioni iniziano a riflettere su come e quando annunciare al mondo la cessazione temporanea della prima guerra della storia, indiretta e passante per l’Ucraina, tra NATO e Russia.

L’Ucraina rimane lo scenario di guerra di qualsiasi genere inclusa la molto improbabile guerra nucleare tattica con bombe di bassissima potenza (ma sporche). In ogni caso, sono all’ordine del giorno forme diverse di guerra con sabotaggi, attentati e attacchi a depositi di armi, a ferrovie, porti, navi, strade e ponti ecc. Non si vedono e non si sentono segnali di pace mentre le minacce, seppur velate, di guerra atomica impongono panico, caos e paura. Tuttavia nessuno vuole una guerra che duri all’infinito né che la NATO sia trascinata nel conflitto ucraino.

Gli effetti sull’Europa impongono, nel prossimo futuro, forse lo sviluppo e la realizzazione di piani d’emergenza civile contro panico e caos. In questa situazione negativa, l’Occidente deve prepararsi a un attacco nucleare ma, contemporaneamente, il governo ucraino, ossia Zelensky dovrebbe cercare di fare pace con Putin e la Russia con una qualsiasi forma di spartizione razionale del terreno ucraino.

In caso contrario, Zelensky rischia in concreto la perdita di supporto dall’Occidente e, di conseguenza, dovrà accettare la capitolazione. Tuttavia, la sovranità nazionale rimane un concetto da rispettare. Volente o nolente, quando sarà il momento – sicuramente dopo il medio termine (le midterm) – Zelensky dovrà adeguarsi alla linea impartita da Washington – pena, in caso contrario, il rischio concreto della perdita di supporto dall’Occidente e, di conseguenza, della capitolazione.

Lo scoppio di una guerra nucleare non perdona nessuno dei partecipanti, si allarga a tutta la Terra e non bastano neppure i rifugi antinucleari per sopravvivere agli effetti di lungo termine quali l’inverno nucleare. Infatti, la guerra nucleare prevede e impone la catastrofe di tutta l’Umanità: la cosiddetta dimensione dell’autodistruzione (MAD: Mutual Assured Destruction). Per il momento la pace su tutto il territorio ucraino è diventata essenziale nella speranza che si possa iniziare un processo di avvicinamento per perseguire, al minimo, i seguenti accordi:

1. “Cessate il fuoco” con altrettanta interruzione d’invio di armi e materiali bellici in Ucraina da parte dell’Occidente. 
2. Neutralità dell’Ucraina con impegno a non aderire ad alcuna alleanza militare. 
3. Pieno riconoscimento internazionale del referendum in Crimea. Questo punto deve, in ogni caso, essere discusso contemporaneamente al riconoscimento dei risultati dei “referendum” indetti dalla Russia nelle regioni del Donbass ecc. Al fine del raggiungimento di un pacifico accordo globale tra Russia e Ucraina si possono prendere in considerazione, in linea di principio, almeno le seguenti alternative:

• Riconoscimento della divisione dell’Ucraina nella parte occidentale con il mondo Occidentale (EU, USA ecc.) e nella parte orientale definita con i suddetti “referendum” con la Russia.
• Ricostruzione di un’unica Ucraina neutrale e distante dal mondo occidentale (EU, USA ecc.) ed orientale (Russia ecc.).
• Discussone e revisione dei risarcimenti dei danni di guerra.
• Impegno del Mondo Occidentale e della Federazione Russa a non mettere in discussione, raggiunto l’accordo, i confini dell’Ucraina e a non interferire con la politica interna.

4. Piano finanziario internazionale di pace per la ricostruzione dell’Ucraina. 

L’approccio italiano appare chiaramente “pacifista”. Molti specialisti e parte del popolo sono contro l’invio delle armi all’Ucraina. Eppure bisogna pensare che il popolo ucraino, senza armi, sarebbe stato già distrutto e vinto dai russi. In ogni caso, l’economia italiana è stata una delle più colpite dal conflitto Russia-Ucraina. Lo dimostra la chiusura di forniture di gas da parte russa e l’impennata del prezzo del gas residuo importato dalla Russia e degli idrocarburi in generale con la semplice implicazione dell’aumento dell’inflazione, del costo della vita, della riduzione fortissima di aziende chiusura di almeno 150.000 aziende, dell’aumento della percentuale dei poveri in Italia ecc.

MOVIMENTI ANTINUCLEARI.

I movimenti contro l’uso del nucleare militare sono tanti. Ad esempio, negli Stati Uniti compaiono numerosi club di “Fratelli Nucleari”, molti dei quali sono giovani che erano e sono antinucleari. Al momento, esistono anche le Sorelle Nucleari, come ad esempio il club delle “Mothers for Nuclear”, fondato da donne che lavorano alla centrale nucleare californiana di Diablo Canyon, e che sono riuscite a far cambiare atteggiamento al governo della California, che ha deciso di mantenere in funzione quella centrale.

In Italia esiste l’Associazione “La Civiltà dell’Amore”, diretta dall’Ing. Rotunno che s’interessa da anni dell’impiego pacifico del combustibile nucleare e dell’abolizione di ogni tipo di guerra nucleare nel Mondo e manda messaggi di pace. Alla base delle analisi c’è sempre il trattato di non proliferazione, la cui dinamica è illustrata nella seguente figura (Sepielli, Rotunno, Rotondi ecc.). Lo scopo della “Civiltà dell’Amore” è di approvare e condurre una lotta pacifica dell’impiego bellico dell’energia nucleare da sostituire con reattori nucleari sicuri, puliti e efficienti per lo sviluppo dell’Umanità.

Al momento, nel Mondo esistono molte altre Organizzazioni ed Enti a favore dell’impiego pacifico dell’energia nucleare per la creazione di energia elettrica, la creazione d’idrogeno ed altro, il tutto nel pieno rispetto della sicurezza, della pace, dell’ecologia. Si osserva che il semplice ciclo del Trattato di Non Proliferazione (TNP) impone che solo uranio arricchito al 5% vada impiegato nei reattori nucleari civili, e le relative scorie e barre esauste siano inviate all’impianto di ritrattamento, e di conseguenza le scorie radioattive finali siano inviate al Deposito designato. In Italia è di questi giorni la notizia che i depositi nucleari proposti dalla Sogin non sono stati approvati dalla “Autorità” giudiziaria, ossia il TAR boccia il ricorso dei vari Consorzi associati.

Recentemente, il nuovo Governo Meloni ha deciso di fare costruire tre (3) Centrali per gli allarmi nucleari con progetti segretati, nell’ambito del Piano per l’Allarme Radioattivo e per conto dell’Ispettorato Nazionale per la Sicurezza Nucleare e la Radioprotezione (INSNR). La prima Centrale sarà costruita in Sardegna a Capo Caccia, la seconda sarà vicino Torino e la terza nella Regione Veneta. I rischi che queste centrali dovrebbero tenere sotto controllo sono di vario genere anche molto seri ma, ovviamente, relativi all’ambiente radioattivo come presenza di naviglio a propulsione nucleare, trasporti di materie radioattive o fissili; trasporto di combustibile nucleare irraggiato; sorgenti orfane. 

I REFERNEDUM NUCLEARI.

Si può velocemente ricordare i due referendum antinucleari italiani di cui il secondo è stato vinto con una maggioranza di solo il 54%. Comunque, in questi ultimi tempi il contributo delle centrali nucleari a scopi pacifici – NPP – è stato incluso nella tassonomia energetica europea. Una NPP è sorgente di energia pulita, affidabile e priva di carbonio.

I risultati dei dati rilevati e le previsioni statistiche nel mondo italiano sono cambiati del tutto e, al momento, sono a favore dell’impiego di centrali nucleari a scopo pacifico: le NPP. Ovviamente, esistono sempre gli antinuclearisti o catastrofisti ad oltranza come Mattioli e Scalia!

Si può ricordare a questi due professori che il grande fisico Edoardo Amaldi, uno dei padri fondamentali della Scuola Italiana di Fisica soleva dire che: “l’uso di centrali nucleari pacifiche NPP per produrre energia elettrica avrebbe diminuito se non azzerato al produzione di bombe nucleari!”

L’uomo in generale, l’uomo europeo e italiano in particolare, è chiamato a affrontare uno dei periodi più difficili dell’era moderna. Le avvisaglie ma soprattutto le inferenze politiche e sociali sembrano suggerire che l’attuale ordine esistente – non del tutto governabile – rappresenta una minaccia per l’umanità e l’ambiente. La garanzia di un futuro a tutte e tutti appare una richiesta molto complessa e, forse, non realizzabile che impone, in modo prioritario, la richiesta di un cambiamento sistemico della giustizia climatica ora.

La sequenza di minacce di “escalation” della guerra in Ucraina acuisce la situazione già critica mondiale. Infatti, anche in altre parti della Terra (Asia Minore, Iran ecc.) si stanno acuendo situazioni analoghe e non sempre facilmente gestibili. La minaccia da parte del Cremlino di un test nucleare di bassissima potenza in Ucraina è stata ripetuta più volte, forse senza alcuna determinazione vera. Dalla fine della seconda Guerra Nucleare in poi, sono stati costruiti ordigni sempre più potenti e letali, ma nell’attuale scenario militare ucraino si spera che si limiti l’impiego solo all’utilizzo delle cosiddette armi nucleari tattiche o, meglio ancora, solo a bombe sporche e, per eccellenza, nessun tipo di bomba. 

Trattato di Non Proliferazione Nucleare (TNP).

La descrizione del processo fisico di funzionamento e costruzione di una bomba atomica è lungo e richiede libri per un approfondimento fisico concreto. La produzione di bombe atomiche (nucleari e a fusione) è governata dagli accordi internazionali sul “Trattato di Non Proliferazione”.

L’accordo detto TNP è il trattato internazionale, per eccellenza, sulle armi nucleari che si basa su tre principi: 

1. Disarmo, non proliferazione e uso pacifico del nucleare.
2. Entrato in vigore nel 1970, è stato sottoscritto da quasi tutti i Paesi del mondo (190 Nazioni) e dalle 5 Potenze Nucleari membri permanenti del Consiglio di Sicurezza ONU.
3. Oggi purtroppo è in atto un processo di riarmo nucleare da parte di diversi Stati (firmatari e non del TNP).

Come ovvio, dal 1970 ad oggi, ci sono stati diversi aggiornamenti ed il 26 agosto del 2022 si è tenuta la X Conferenza di revisione del TNP, senza l’approvazione del Documento finale a causa del conflitto ucraino. Tuttavia, la bozza del Documento finale contiene alcune significative aperture al contributo della Società Civile al Disarmo Nucleare. In questo scenario opera l’Associazione “Civiltà dell’Amore”, che mira a dare concreta applicazione all’Art. VI del TNP, è stata presente confermando il suo impegno al disarmo da parte delle Potenze Nucleari firmatarie del TNP.

In Italia tale, l’Associazione “Civiltà dell’Amore”, che svolge attività a favore del Disarmo e la Conversione Nucleare, ha partecipato ad Assisi ad un Convegno in collaborazione con la UE in cui “Civiltà dell’Amore” ha proposto la messa in atto di un Tavolo Permanente di Dialogo. 

Si coglie l’occasione per presentare un esempio di schema di “conversione nucleare”, ossia del processo di applicazione dei risultati di accordi di Non Proliferazione e riduzione di uranio di livello militare in uranio pacifico civile per applicazioni civile nel campo dello sviluppo e applicazione di NPP di produzione di energia elettrica e altre applicazioni civili come la produzione di idrogeno, 

Infatti, gli elementi radioattivi sono dannosi per la salute umana poiché emettono particelle (alfa, beta, gamma ecc.) che possono indurre malattie per gli uomini. Queste particelle radioattive decadono con una vita media o tempo di dimezzamento τ. Quando decadono gli atomi (nuclei) si trasformano in altri tipi di atomi che hanno caratteristiche tecniche diverse e possibilmente non più radioattive. Dopo questo tempo τ di emivita, da popolazione degli atomi radioattivi si dimezza e anche la radioattività. 

Recentemente, in Florida la scuola IBR del nostro amico fisico Sir Ruggero M. Santilli ha affrontato il problema della “fucilazione” (a volte chiamata “spallation”) di atomi radioattivi di un certo elemento per dividerli o spezzarli in due o più altri atomi non più radioattivi. Questa è la tecnica più avanzata per ridurre le quantità di atomi radioattivi e quindi risolvere anche “la litania delle scorie radioattive riducendo i depositi di scorie e rifiuti nuclear, sia industriali che sanitari ed in genere civili”.

LA REAZIONE NUCLEARE.

Secondo Democrito, gli atomi sono gli elementi basilari della materia. Essi sono piccoli eppure sono dotati di una grande quantità di energia che tiene assieme i loro nuclei, però non sono inscindibili come credeva Democrito. Gli atomi possono essere divisi e scissi. L’isotopo di un atomo ha la forma dello stesso elemento ma contiene un numero diverso e particolare di neutroni nel suo nucleo.

Certo gli isotopi di alcuni elementi della scala periodica di Mendeleev possono essere divisi e scissi, quindi sono in grado di rilasciare parte della loro energia sotto forma di calore. Questa scissione è chiamata fissione. Durante il processo di fissione, il calore rilasciato può essere utilizzato per aiutare a generare elettricità nelle centrali (nucleari) elettriche (NPP). L’uranio-235 (U-235) è uno degli isotopi che fissiona facilmente. Durante la fissione, gli atomi di U-235 assorbono neutroni liberi. Ciò fa sì che l’U-235 diventa instabile e diviso in due atomi leggeri chiamati prodotti di fissione.

La massa combinata dei prodotti di fissione è inferiore rispetto a quello dell’originale U-235. La riduzione avviene perché in alcuni dei nuclei la materia si trasforma in energia. L’energia è rilasciata sotto forma di calore. Due o tre neutroni sono rilasciati insieme al calore. Questi neutroni possono colpire altri atomi, provocando altra fissione.

Una serie di fissioni è chiamata reazione a catena. Se abbastanza uranio si riunisce sotto giuste condizioni allora si verifica una reazione a catena continua. Questa è chiamata reazione a catena autosufficiente. In conseguenza di una reazione a catena autosufficiente si crea una grande quantità di calore, che può essere utilizzata per aiutare a generare elettricità.

Le centrali nucleari generano elettricità come qualsiasi altra centrale elettrica a vapore. L’acqua è riscaldata fino a bollire ad una particolare pressione e il vapore dell’acqua bollente fa girare le turbine e genera elettricità. La principale differenza nei vari tipi di vapore-elettrico. Negli impianti a carbone o a petrolio e a gas, si brucia carbone o petrolio o gas facendo bollire acqua e producendo vapore. Anche le piante sono fonte di calore che non è normalmente sufficiente a fare bollire l’acqua.  

La principale differenza nei vari tipi di “vapore-elettrico” è definita dalla pressione applicata, dalla quantità o flusso di acqua nel circuito (ossia dalla massa dell’acqua) e quindi dalla temperatura di ebollizione dell’acqua alla pressione applicata. 

Massa Critica.

Affinché una reazione nucleare a catena innescata da qualche neutrone incidente a causa di una qualsiasi ragione, possa continuare a sostenersi in maniera autonoma, l’insieme dei nuclei reagenti necessari ad alimentare il processo deve avere una massa minima – detta massa critica. 

Infatti, in fisica nucleare il termine massa critica di un materiale fissile indica la quantità di tale materiale necessaria all’autosostentamento della reazione nucleare (Figura seguente). La massa critica è la quantità di materiale fissile necessaria perché una reazione nucleare a catena si autosostenga.

La creazione e studio della reazione a catena si deve prima di tutto a Enrico Fermi e ai suoi esprimenti esponenziali, alle sue lezioni fondamentali e alla costruzione della famosa pila con la deposizione del 57° strato di uranio e grafite (Bernardini, Bonolis).

A quei tempi, la reazione a catena si limitava all’uranio naturale (unica forma di uranio  disponibile) con produzione di U-238 dall’isotopo fissionabile U-235 che rimane presente solo in piccole tracce. Inoltre, la separazione dell’isotopo U-235 dall’U-238 sembrava ancora un’impresa irrealizzabile dal punto di vista tecnologico (1941). Altri due fisici: Hahn e Meitner dimostrarono che l’U-238 si trasforma in U-239 per cattura di un neutrone decadendo, dopo 23 minuti, in un elemento che avrebbe dovuto avere un numero atomico 93 e massa 239. Infatti, nell’estate del 1940, era stato identificato a Berkeley un elemento transuranico detto nettunio Np-239.

A sua volta questo elemento decade emettendo  elettroni con un periodo di due giorni producendo un isotopo di massa 239 dell’elemento di numero atomico 94, detto il plutonio Pu-239. Poi, è stata eseguita una serie di esperimenti definiti “esponenziali” per realizzare misure di precisione del flusso dei neutroni nei vari punti del reticolo di grafite-uranio.

Fermi riesce a stabilire che perché avvenga una reazione a catena divergente in un sistema uranio-grafite bisogna fare molta attenzione alle perdite indesiderate di neutroni in particolare nelle zone di confine. Così continua a lavorare e trova che perché non avvenga, nella sua pila nucleare, una reazione a catena divergente da evitare, è necessario tenere sotto controllo il processo di fissione. In altre parole, Fermi si rende conto che è necessario mantenere la soglia critica (la massa critica)  sotto controllo in modo graduale e perfetto.

Nel 1942, Fermi scrive: “La struttura per la reazione a catena è stata completata il 2 dicembre e da allora ha continuato a funzionare in modo soddisfacente”. Invece, Leo Szilard dice: «Questo è un giorno infausto per la storia dell’uomo».  

L’energia rilasciata durante la reazione a catena di fissione nucleare, in un tempo dell’ordine del microsecondo, è nella forma di radiazione elettromagnetica (cioè fotoni) ad ampio spettro (cioè di lunghezze d’onda) di cui una parte consistente è costituita da luce visibile, e include anche emissioni ad energie più alte quali la radiazione ultravioletta, le radiazioni x e gamma, oltre che frequenze più basse; e nella forma di eccitazione termica dei nuclei (calore), cioè energia cinetica degli atomi che provoca una rapidissima espansione della materia intorno al punto di detonazione. Questa seconda parte, puramente termica, presenta lo stesso meccanismo fisico che si ha negli esplosivi convenzionali.

In questo scenario divulgativo di fisica nucleare, mentre la guerra in Ucraina sembra che vada per le lunghe, il popolo ha paura di una trasformazione in una possibile guerra nucleare di tipo tattico (ossia piccola) oppure di tipo bomba sporca. L’aspetto nucleare strategico (ossia grande) è sempre escluso.

CICLO DEL COMBUSTIBILE.

La visione globale del processo del ciclo di combustione dell’uranio U è sintetizzata nella prossima figura N° 6 in cui si può seguire anche il processo di riconversione U-Pu. Osservando il diagramma operativo della figura si deduce che il processo del ciclo combustibile e la conseguente riconversione è abbastanza complesso. Alcuni passi esecutivi sono i seguenti: 

1. Dalla miscelazione del PU e HEU e dal processo di arricchimento si producono e si mettono a disposizione l’Uranio Arricchito U e l’Uranio Depleto. 
2. l’Uranio Arricchito U e l’Uranio Depleto sono avviati, assieme ad una miscela di Uranio-Plutonio, al processo di fabbricazione del combustibile sia UO₂ sia MOX che poi, freschi, vengono inviati al reattore per farlo funzionare.
3. I prodotti risultanti dall’operazione di fissione e dal completo ciclo di lavorazioni e operazioni del reattore nucleare sono inviati al magazzino ossia o alla piscina, e/o al Dry Cask (Botte asciutta). 
4. Dopo opportuno tempo d’immagazzinamento, l’UO₂ spento e il MOX spento sono inviati, almeno in parte, al sottosistema di riprocessamento mentre altri residui sono inviati allo smaltimento.
5. Ne segue che il plutonio, prodotto dall’uranio durante il funzionamento di altre centrali nucleari, è recuperato dagli insiemi di combustibili usati attraverso il ritrattamento.
6. Il combustibile MOX è prodotto dal plutonio recuperato dal combustibile usato del reattore, mescolato con uranio impoverito che è un sottoprodotto dell’arricchimento dell’uranio. “La conversione completa del BN-800 in combustibile MOX è stata una pietra miliare, tanto attesa, per l’industria nucleare”. 

7. L’uranio riprocessato quindi ritorna alla prima fase quella della conversione e quindi dell’arricchimento. 
8. Mentre parte dell’Uranio va al sito di recupero (in sito, mining e  filtrazione di muccio).

Alexander Ugryumov, vicepresidente senior per la ricerca e lo sviluppo di TVEL JSC ha affermato: “Per la prima volta nella storia dell’energia nucleare russa, abbiamo proceduto a far funzionare un reattore a neutroni veloce con un pieno carico di combustibile uranio-plutonio e ciclo chiuso del combustibile nucleare”.

Comunque, questo tipo di reattore è molto mal criticato dagli antinuclearisti che ne hanno una paura matta e lo considerano superato mentre da pochissimo ha cominciato a funzionare bene.

In generale il processo di conversione nucleare è riportato nella seguente Fig. N° 6a 

Panorama Nucleare Primario.

Indipendentemente dallo stato della guerra (pace, tregua ecc.), le espressioni più comuni al momento sono: siamo sull’orlo del disastro atomico. Tuttavia l’Unione Europea e quindi la NATO asseriscono «Le minacce nucleari non ci intimidiscono». In USA invece, qualcuno, forse Kissinger e altri, ha detto: «Esiste rischio apocalisse». Modestamente qui si cerca di dare solo un’impressione – un feeling – di quello che potrebbe avvenire in caso di una guerra nucleare tattica inziale in territorio ucraino. Come ovvio, il mondo occidentale, prima di tutto Europeo, dovrebbe approvvigionarsi di un suo scudo di difesa e di renderlo operativo al più presto possibile.

Per il concepimento e costruzione della Pila Nucleare di Fermi a Chicago, lo stesso Fermi dovette affrontare il problema del controllo della reazione a catena nel nucleo del suo reattore nucleare. Fermi impiegò barre di grafite. Quindi, in quei periodi di guerra, si passò alla bomba atomica sviluppata a Los Alamos dal più grande gruppo di fisici mai assemblati continua ad impaurire, a ragione, tutti i popoli della Terra. In sintesi i passi concettuali e di assemblaggio della bomba atomica sono ormai ben noti e semplici ma non sempre ben compresi.

Si riportano solo alcuni passaggi, poiché la storia della costruzione bomba atomica è più complessa e fuori argomento in questo contesto (a riferimento ci sono molti testi consultabili). Prima di tutto è necessario ricordare che il principio della bomba atomica è la reazione a catena di fissione nucleare: fenomeno fisico per cui il nucleo atomico di certi elementi (Uranio, Plutonio ecc.) dotati di massa atomica superiore a 230 si può dividere (fissione) in due o più nuclei di elementi. 

L’esperienza giapponese.

A suo tempo (1945), la bomba atomica “Little Boy” sganciata su Hiroshima fece un numero delle vittime dirette stimato tra le 150 000 e le 220 000 persone, quasi esclusivamente civili. La bomba atomica successiva fu “Fat Man” sganciato su Nagasaki. 

La bomba A, ossia la bomba atomica sganciata, era una bomba a fissione (uranio-plutonio) di potenza pari a 10-20 KiloTon (ad es. figura prossima). 

Almeno fino ad ora, per la gravità dei danni diretti e indiretti causati e per le implicazioni etiche a essi correlate, si è trattato del primo e unico utilizzo in guerra di tali armi che producono l’esplosione nucleare (atomica): rilascio rapido di grandi quantità di energia. Nelle esplosioni nucleari (atomiche) con rapido rilascio di grandi quantità di energia, si verificano quattro fenomeni-effetti di base (Ricketts):

1. Onda di pressione: si forma un’onda d’urto (di aria rovente; onda di pressione) che si propaga velocissima aderendo al suolo e fondendo tutto ciò che incontra. Finita la spinta propulsiva, l’aria raffreddata si ritira verso il centro formando un onda di ritorno (spesso più distruttiva della prima, perché contiene i detriti). Per effetto camino si forma una colonna di aria ascendente che forma il “gambo” del fungo. Dopo la fine dell’azione propulsiva verso l’alto, l’aria si espande orizzontalmente formando il cappello del fungo.

La velocità del vento prodotta dall’onda d’urto può raggiungere anche i 1500 km/h e una elevata temperatura che, nei territori compresi all’interno dei primi chilometri di raggio dall’esplosione, causa incendi e roghi spontanei del tutto indomabili, per poi diminuire con la distanza.

Secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità quest’onda di pressione, assieme al calore, rappresenta l’elemento che, più di ogni altro, causa distruzione di manufatti e morte degli esseri viventi nei primi istanti successivi alla detonazione. Infatti, altri dati calcolati in caso dello scoppio di una bomba atomica di potenza di 20 Megatoni dicono che si genererebbe un’onda d’urto tale da distruggere tutte le costruzioni nell’area in questione (raggio di 3,2 chilometri), includendo i rifugi sotterranei, nel raggio di 16,1 chilometri il vento andrebbe a 300 km/h distruggendo tutte le costruzioni in legno e lasciando solo lo scheletro in acciaio a quelle più moderne, nel raggio di 25 chilometri tutti i materiali infiammabili esploderebbero. Dopo pochi minuti si svilupperebbero incendi nel raggio di 50 chilometri.

2. Onda di calore: si forma e si espande una radiazione termica (onda di calore) di tipo incendiario (80% energia primaria). La temperatura che si misura nel punto preciso dell’esplosione qualche frazione di secondo dopo lo scoppio della bomba può raggiungere diversi milioni di gradi Celsius. Tale calore può spazzare via qualsiasi forma di vita nel raggio di diversi chilometri. Nel caso dello scoppio della suddetta bomba atomica di potenza di 20 Megatoni, l’onda di calore la bomba, in un millisecondo, farebbe salire la temperatura fino a raggiungere 11 milioni di gradi Celsius, in un raggio di 6,4 chilometri. Nel raggio di 9,7 chilometri il calore sarebbe comunque abbastanza alto da fondere le automobili.

3. Impulso elettromagnetico: si genera una onda elettromagnetica o lampo elettromagnetico che investendo l’uomo provoca ustioni e altri effetti. Infatti, associata all’impulso c’è un’emanazione luminosa tale che l’intensità della luce emessa è così grande da poter accecare istantaneamente una persona che la guardi direttamente anche a 60 chilometri di distanza. Testimonianze di alcuni sopravvissuti all’atomica di Hiroshima parlano dell’esplosione come dell’accensione di un secondo sole, ma 1000 volte più luminoso.

4. Onda di particelle nucleari: emissione di un’onda di particelle nucleari elementari (alfa, beta , gamma ecc.) e, dopo un certo periodo, avviene la ricaduta (fall-out) radioattiva dal cappello del fungo. Quest’emissione radioattiva di radiazioni di tipo alfa, beta, gamma e neutroniche viene causata oltre che dall’esplosione stessa, anche dagli isotopi radioattivi rilasciati in una vasta area dall’ordigno. Inoltre, poiché la vita media di questi elementi radioattivi può durare anche decine o migliaia di anni, allora può prodursi un inquinamento radioattivo che si protrae anch’esso per tempo variabile ma molto lungo (ossia dell’ordine della vita media degli elementi radioattivi ossia decine o migliaia di anni).

Gli effetti immediati sull’uomo di questi fenomeni di base principali sono sintetizzati nella seguente Tabella N° 1: 

Esperienze dirette.

L’esperienza di Hiroshima e Nagasaki dimostra (Appendice) che, nei primi 4 mesi, gli effetti nucleari acuti uccisero 90000–166000 persone a Hiroshima e 60000–80000 a Nagasaki. Nel primo giorno, si ebbe la metà dei morti. Si stima che il 60% dei morti fu procurato dall’onda di radiazioni e calore, mentre il 30% per l’onda d’urto e il 10% per altre cause.

Nei mesi seguenti, il 15–20% morì per le radiazioni, il 20–30% per le ustioni e il 50–60% per ferite e/o malattie. Si potrebbe precedere sino ai nostri giorni per aggiornare la conoscenza delle nuove bombe nucleari sia a fissione che a fusione, ma è al di fuori del contesto del lavoro presentato che è incentrato soprattutto sull’inverno nucleare.  

INVERNO NUCLEARE.

In caso di guerra nucleare su larga scala oltre ai 4 effetti fondamentali su descritti si possono verificare degli effetti integrati dei suddetti quattro che, nel lungo periodo, creano il cosiddetto “inverno nucleare” (trattato da Piero Quercia in un altro capitolo). 

Prima delle conclusioni, però è necessario accennare al minimo all’esistenza ed utilità fondamentale del  concetto di  sicurezza nucleare o meglio della sicurezza dei generatori di energia nucleare. (Giuseppe Quartieri: Introduzione alla Sicurezza dei Sistemi Nucleari, Ed. IBN). Gli Enti e i Regolamenti fondamentali addetti alla sicurezza delle NPP sono.

• AIEA 
• CNS 
• NRC (Nuclear Regulatory Commission).
• NPT (Trattato di Non Proliferazione Nucleare.
• China National Nuclear Corporation
• Autorité de sûreté nucléaire
• Canadian Nuclear Safety Commission
• Radiological Protection Institute of Ireland
• Federal Atomic Energy Agency in Russia
• Kernfysische Dienst, (NL)
• Pakistan Nuclear Regulatory Authority
• Bundesamt für Strahlenschutz, (DE)
• Ispettorato Nazionale per la Sicurezza Nucleare e la Radioprotezione (INSNR) 
• ANS (American Nuclear Society)
• AIN (Associazione Italiana Nucleare).

Alcuni considerano l’argomento “Inverno Nucleare” come

CONCLUSIONI.

La conclusione è unica e irrevocabile: l’uomo deve fare del tutto, anche l’impossibile, per allontanare ora e nel futuro la possibilità di una guerra nucleare. La riduzione delle testate nucleari (tattiche e/o strategiche) è fondamentale per la sopravvivenza della razza umana.

Uno dei metodi fondamentali è quello di impiegare, come disse Edoardo Amaldi, l’uranio delle bombe nucleari per alimentare le centrali ad energia nucleare pacifiche (NPP).

Ogni operazione standard o speciale atta a minare l’equilibrio della pace mondiale deve essere perseguita e affrontata con forza, onestà intellettuale e ordine esistenziale.

APPENDICE.

Hiroshima e Nagasaki vs Chernobyl

Questa breve appendice si propone di descrivere in modo semplice e veloce alcuni aspetti delle differenza fra gli effetti di un incidente della centrale nucleare (NPP, Chernobyl) e lo scoppio delle due bombe atomiche di Hiroshima e Nagasaki.

Hiroshima e Nagasaki sono città abitabili da almeno 40-50 anni, perché?  

Invece, ancora oggi inizio 2023, Chernobyl non è abitata; perché?

Infatti, la zona vicina al reattore spento di Chernobyl è ancora radioattiva: perché?

La tipologia dei die diversi eventi catastrofici è:

1. Hiroshima e Nagasaki: distrutte da due Bombe Atomiche a bordo di due missili sganciate da aerei americani il 7 agosto 1945! (Fenomeno di guerra nucleare).

2. Chernobyl: incidente nucleare con emissione di radioattività provocata da elementi radioattivi, stupidamente provocato da una squadra di operatori che avevano sostituito da precedente squadra e che hanno voluto fare esperimenti inutili e che sono stati incriminati e condannati dalla Giustizia Russa. (Fenomeno d’incidente radioattivo di livello 7 ad una NPP pacifica).

Bisogna in ogni caso, ricordare anche l’incidente di Fukushima del 2011 provocato da una onda marina alta 15 metri prodotta da uno tsunami che riuscì a superare il muro di protezione alto 7 metri lungo la spiaggia attorno alla NPP. Purtroppo, per mancanza di protezione gli alimentatori del circuito di protezione secondario della NPP erano dislocati sulla spiaggia, poiché i giapponesi credevano che il muro di protezione alto 7 metri era più che sufficiente a proteggere gli alimentatori. Ancor oggi ci sono problemi di radioattività attorno alla NPP di Fukushima. Ritornando al caso di Hiroshima e Nagasaki, va ricordato che i livelli di radioattività degli elementi radioattivi sono definiti dall’emivita radioattiva detta anche tempo di dimezzamento ossia il tempo che impiega a decadere fino a dimezzare la loro attività e trasformarsi in nuovi tipi di atomi. Nel caso di Chernobyl sono stati emessi in atmosfera (as usual):

• Iodio 131 (emivita di circa 8 giorni);
• Cesio 134 (emivita di circa 2 anni);
• Cesio 137 (emivita 30 anni circa);
• Stronzio 90 (emivita 30 anni circa).

Questi elementi furono trasportati dal vento in tutta l’Europa. Ad esempio, lo iodio 131, che ha un’emivita di 8 giorni, dopo una settimana dell’incidente decade e la sua radioattività non è più pericolosa. Invece, il Cesio 134 ha vita media di 2 anni circa e quindi decade dopo almeno 2 anni e poi non ha più effetti negativi concreti. Invece per il Cesio 137 e lo Stronzio 90 hanno vita di dimezzamento è di 30 anni; di conseguenza, è stato necessario aspettare decenni prima che la radioattività attorno alla NPP di Chernobyl non faccia più male. Purtroppo questo tipo di radioattività è ancora presente in zona Chernobyl!

Invece nel caso di Hiroshima e Nagasaki, lo scoppio delle due Bombe Atomiche (BA) produsse inizialmente l’onda di pressione e l’onda di calore che distrussero le due città procurando centinaia di migliaia di morti quasi istantaneamente. Dopo l’effetto dell’impulso elettromagnetico, rimasero attivi solo raggi X e raggi gamma, mentre i raggi alfa e beta decaddero quasi subitaneamente. In un giorno o in pochi giorni la radioattività in Hiroshima e Nagasaki era scesa a meno dlel’80% di quella iniziale in modo rendere – in pochi giorni – possibile la vita (“affordable life”) con radioattività quasi naturale.

A Chernobyl, purtroppo ancora oggi sono presenti isotopi radioattivi con tempi di dimezzamento molto lunghi e quindi la vita non è ancora possibile.

Questo paradosso è facilmente spiegabile se si paragonano le quantità di uranio disponibili nelle centrali nucleari (NPP) di Chernobyl rispetto alla quantità di uranio presente nelle due bombe atomiche sganciate a Hiroshima e Nagasaki (Tabella e Figure prossime).

Nel complesso, al reattore nucleare di Chernobyl, le morti accertate furono inizialmente solo 65, come punta dell’iceberg. La gran parte delle vittime si ebbe  a causa degli effetti a lungo termine delle radiazioni, destinati a manifestarsi in forma di tumori e leucemie. Al Chernobyl Forum, furono dati i seguenti risultati, alla fine si ebbero 4mila morti fra le circa 600mila persone più esposte alle radiazioni. Queste persone appartenevano soprattutto della popolazione evacuata o residente nelle aree a maggior rischio e dei cosiddetti liquidatori, militari e civili impiegati per bonificare il territorio intorno alla centrale.

Le cause della contaminazione furono la spinta dai venti, e infatti la nube radioattiva contaminò inoltre una superficie di oltre 200mila chilometri quadrati (pari a circa due terzi dell’Italia) abitata da 5 milioni di persone. Le piogge distribuirono però la radioattività in modo disomogeneo, imponendo di evacuare località distanti anche 400 chilometri dalla centrale. Secondo il Chernobyl Forum, le vittime appurate potevano essere di altre 5mila persone, tra gli abitanti delle zone contaminate in misura minore: un’area molto estesa che include diverse zone dell’Europa e anche dell’Italia. In tutto, quindi, le vittime potrebbero essere 9mila. 

Nel complesso, al reattore nucleare di Chernobyl, le morti accertate furono inizialmente solo 65, come punta dell’iceberg. La gran parte delle vittime si ebbe  a causa degli effetti a lungo termine delle radiazioni, destinati a manifestarsi in forma di tumori e leucemie. Al Chernobyl Forum, furono dati i seguenti risultati, alla fine si ebbero 4mila morti fra le circa 600mila persone più esposte alle radiazioni. Queste persone appartenevano soprattutto della popolazione evacuata o residente nelle aree a maggior rischio e dei cosiddetti liquidatori, militari e civili impiegati per bonificare il territorio intorno alla centrale.

Le cause della contaminazione furono la spinta dai venti, e infatti la nube radioattiva contaminò inoltre una superficie di oltre 200mila chilometri quadrati (pari a circa due terzi dell’Italia) abitata da 5 milioni di persone. Le piogge distribuirono però la radioattività in modo disomogeneo, imponendo di evacuare località distanti anche 400 chilometri dalla centrale. Secondo il Chernobyl Forum, le vittime appurate potevano essere di altre 5mila persone, tra gli abitanti delle zone contaminate in misura minore: un’area molto estesa che include diverse zone dell’Europa e anche dell’Italia. In tutto, quindi, le vittime potrebbero essere 9mila.

Le Precauzioni

Si spiega quindi la necessità di richiesta di massima “precauzione” applicata nel progetto e realizzazione delle centrali nucleari (NPP) rispetto al progetto e realizzazione di un missile con a bordo una “bomba nucleare”. La sicurezza progettuale richiesta da una NPP impone al minimo la “protezione“ di tre (3) “cassoni” ossia costruzioni rinforzate (non solo di cemento armato ma che di piombo antiradioattivo ecc.). Prima di tutto il nucleo del reattore è protetto da un involucro di piombo antiradiazione e rinforzato contro esplosioni termiche normali. Infatti, la quantità di combustibile nucleare presente (Uranio, Plutonio ecc.) ed operativa non deve essere in grado di superar la massa critica e quindi di produrre uno scoppio di tipo nucleare, in condizioni cosiddette “critiche”.

Invece la NPP deve operare sempre in condizioni “non critiche” che si mantengono con almeno due metodi fondamentali:

1. Inserzione di barre (di grafite o di altro materiale opportuno) per ridurre il processo di accrescimento neutronico che potrebbe generare un eventuale avvicinamento alla massa critica: mantenimento delle condizioni subcritiche.
2. Mettere in funzione il circuito secondario di raffreddamento del “nucleo” (operazione non riuscita nel caso del guasto di Fukushima)

Al minimo, queste due precauzione classiche servono ad evitare un scoppio di natura eventualmente “nucleare” e garantire solo e soltanto un eventuale normale scoppio – per quanto grande – di tipo termico standard (ossia chimico). Questo tipo d’incidente o guasto critico può, con bassa probabilità, essere del livello 6 (accidente serio) e, al limite, di livello 7 (accidente maggiore) secondo la piramide di Heinrich, ossia secondo la scala dei guasti INES come nel caso di Chernobyl o Fukushima. Per maggiori dettagli, si invita a consultare il (mio) libro “Introduzione alla sicurezza di sistemi nucleari” (ed. IBN). Giusto per curiosità, si presenta un lista di categorie di guasti possibili:

Lo scopo quindi è di creare una nuova economia mondiale – economia verde inclusa il nucleare – in cui l’energia nucleare assuma la giusta posizione anche in Italia e quindi sia in grado di  ridurre i rischi ambientali, espandere le frontiere della conoscenza con ricerca scientifica innovativa al fine di partecipare in modo molto attivo alla transizione energetica ed ecologica.

Seguendo i consigli della IAEA, delle basi di fisica nucleare (Evans) e quelli di Katy Huff, (Assistente di Nuclear Energy), all’interno di in una NPP ci sono i seguenti elementi fondamentali di controllo:

1. Una forma di radiazione chiamata Radiazione Cherenkov che è sostanzialmente un’onda di “shockwave” (onda di luce)
2. Neutroni ritardati come da figura, en neutroni incide e fa emettere i primi due neutroni quasi immediatamente e questi neutroni sono chiamati “prompt” (pronti istantaneamente), ma alcuni neutroni sono emessi in modo ritardato dopo che è avvenuta la fissione ma in tempi tali che consentono agli umani di controllare il reattore (NPP) e senza i neutroni ritardai gli operatori umani non avrebbero alcuna possibilità di tenere sotto controllo la NPP.
3. I reattori nucleari (NPP) possono avere combustibile solido o liquido come i sali fusi (molten salts), studiati alle Argonne National Labortory.
4. Delle quattro forze fondamentali della Natura (gravitazione, forza elettromagnetica forza debole e forza forte), la forza nucleare “forte” è  la più “forte” e mantiene il nucleo assieme.
5. La densità energetica della forza nucleare è la più alta di tutte, ossia il combustibile nucleare ha una densità incredibilmente elevata. Una minuta punta di uranio, molto più piccola della punta del dito mignolo, ha(o può produrre) energia equivalente a una (1) tonnellata di carbone o 17.000 piedi cubici (     ) di  gas naturale.

GLOSSARIO

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Leggi anche: L’inverno nucleare

Prof. Giuseppe Quartieri

Giuseppe Quartieri, laureato in fisica, indirizzo applicativo elettronica-nucleare, il 26 novembre 1965 all’Università di Roma con una tesi sull’iniettore dell’anello di accumulazione ADONE, all’INFN-LNF. Da dicembre 1965 a novembre 1967, ho avuto la “fellowship” per seguire il Corso di Specializzazione in Elettronica Superiore del CNR, sotto gli auspici del Ministero della Difesa, presso l’Istituto Superiore delle Poste e Telecomunicazioni: Dic.1965- Dic. 1967. Dopo sei mesi di ricerca astrofisica (Osservatorio Astronomico Monte Mario), nel 1968 sono stato assunto in CGE-FIAR a Milano per l’affidabilità dei Sistemi. Nel Novembre1969, sono stato traferito pe conto della CGE-FIAR alla società SIA (Società Italiana Avionica) nell’ambito del progetto MRCA-TORNADO Avionica. Da settembre 1972 a 1973 preso la EASAMS, a Camberley, in Inghilterra sempre con incarico di affidabilità e prestazioni funzionali avioniche. A maggio 1973, ritorno a Roma, presso l’ELETTRONICA S.p.A. fino al novembre 1983. Nel 1984, come libero professionista, ho creato, con alcuni soci, l’OMEGADATI S.r.l. e ho svolto attività in campo dei Sistemi Qualità, consulenze manageriali, affidabilità e attività di insegnamento. Infatti, a quei tempi, mi sono inserito in gruppi di ricerca libera in campo della biofisica (Ralstonia De Tusculanense), memoria dell’acqua, LENR, teoria dei sistemi applicata alla biofisica e altro. Contemporaneamente, dal 1 settembre 2016 al 19 aprile 2017, ha ricoperto il ruolo di Direttore Generale presso l'Unisrita, Istituto Universitario Santa Rita, Via Severino Delogù, 6 00144 ROMA Italia e “Responsabile del Dipartimento di Fisica Applicata e Scienze dei Sistemi e Management” presso Unisrita fino a settembre 2017. Dal 1998 ad oggi Professore di Fisica presso l'IBR Institute for Basic Research, Palm Harbor, FL 34684 U.S.A; docente incaricato presso diverse Università: UNIPG (Perugia), UNISI (Siena), UNILUDES (Lugano), Consorzio (Enna-Kore, Catania- Ragusa/Ibla). Pubblicazioni: sette libri tra cui la “Teoria della qualità della vita”; più di 100 articoli tecnici e scientifici. “Premio Benveniste” dell'Associazione Benveniste a Koktebel Conference on Cosmos and Biosphere Crimea e appartenente a molte associazioni scientifiche (IBR, Galilei 2001, CACR, AMIS, ASTRI, AIRS, ANFeA, FUI).