Radioattiva eternità

Abbondano le polemiche attorno all’incidente nucleare in Giappone; un tema d’attualità. L’area inquinata potrebbe essere grandina per davvero. Un problema. Nel mentre molte persone si interrogano sulla pericolosità delle polveri radioattive disperse dall’incidente: iodio-131, iodio-129 e cesio-137 sembrano essere diventati più popolari delle veline televisive. Qui in Emilia Romagna l’Arpa esegue anche il monitoraggio in continuo della radioattività dell’aria; per ora poco da segnalare.

Ma facciamo un passo indietro: come mai tanta preoccupazione per questi elementi radioattivi? In fin dei conti, l’uranio che mettiamo in un reattore nucleare è pure esso radioattivo; esiste in natura, ne troviamo ovunque in piccola quantità. Cosa cambia quando questo uranio passa dentro ad una centrale nucleare?

L’uranio in natura essenzialmente si trova sotto forma di due isotopi, aventi entrambi 92 protoni nel nucleo ma diverso numero di neutroni; hanno rispettivamente circa 235 e 238 unità di massa atomica. Sono differenti, ed entrambi instabili: tendono a decadere emettendo particelle massive e fotoni ad alta energia. Queste sono le radiazioni che temiamo tanto. I due isotopi di uranio tendono quindi a decadere naturalmente, trasformandosi in altri elementi: in particolare, un dato ammontare di 238-U impiega 4,468 · 10^9 anni per trasformarsi per metà in prodotti di decadimento; questo periodo di tempo è detto emivita, o tempo di dimezzamento. Nel caso di 235-U, che è quello che si cerca per far funzionare i reattori, l’emivita è minore: 7,038 · 10^8 anni; una bazzecola, neanche un miliardo di anni. Questi due signori, che sono poi i capostipiti delle famiglie radioattive naturali, decadono con molta calma. Non hanno fretta.

Il problema è che gli uomini hanno avuto l’idea di mettere questi isotopi dentro a dei reattori nucleari, nei quali le reazioni di fissione dei nuclei li trasformano, per l’appunto, in prodotti di fissione. E questi prodotti sono diversi dalle sostanze di partenza. Tanto per dire, il 129-I – iodio con nucleo avente massa attorno a 129 – ha emivita di 1,57 · 10^7 anni; se consideriamo il 131-I si scende ad appena 8 giorni. Se immaginassimo di trasformare una massa di 238-U in 131-I, conservando il numero di nuclei e generando un qualche altro isotopo secondario da trascurare, otterremmo un prodotto capace di produrre radiodecadimenti 2,038 · 10^11 volte più frequenti rispetto al progenitore naturale. 200 miliardi di volte più attivo. Dimezzerà anche in 8 giorni, ma ci si diverte poco ad aspettare. Passando anche al più bonario 129-I, otterremmo una radioattività di circa 285 volte più elevata. Che è tanto lo stesso.

Con il 137-Cs, il cesio di massa 137 che tutti conosciamo dai tempi di Chernobyl e che dimezza in poco più di trent’anni, l’incremento relativo di attività viaggia su 148 milioni di volte. Una bellezza.

Un altro bel soggetto che esce dai reattori è il plutonio; non è esattamente un prodotto di fissione, deriva da reazioni che prevedono la cattura di neutroni essenzialmente da parte di 238-U. Nel caso di 239-Pu l’emivita è di 24200 anni; la sua frequenza di decadimento sovrasta quella del 238-U d’origine di un fattore 185000 circa. E si tratta di un pernicioso inquinante, quasi privo di affinità chimiche: inquina qualsiasi ambiente in maniera ubiquitaria. Il cesio puoi anche sperare di farlo adsorbire ad una argilla o ad una zeolite, ma il plutonio no.

Alla fine, una delle principali funzioni della moderna industria nucleare è quella di prendere isotopi radioattivi naturali dotati di modesta radioattività e trasformarli in radionuclidi sintetici estremamente pericolosi, capaci di produrre un numero infinitamente maggiore di decadimenti. Si tratta di una terribile operazione di moltiplicazione delle sorgenti radioattive naturali, di cui preferiremmo fare a meno; fatto non secondario, l’enorme calore prodotto da queste scorie altamente radioattive – calore che l’uranio in se non potrebbe mai generare – è la causa prima della pericolosità intrinseca dei reattori attuali. Magari sarebbe il caso di ridiscutere il tipo di combustibile da mettere nelle centrali. Adesso vado a dormire.

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