La copertura della centrale nucleare di Chernobyl

Il 26 aprile 1986 il reattore numero quattro della centrale di Chernobyl esplose a seguito di alcuni errori operativi, generando il più grande disastro nucleare della storia dell’umanità. A seguito dell’esplosione, un’enorme nube radioattiva fuoriuscì dalla copertura, contaminando prima le aree immediatamente circostanti, come Pripyat e la stessa Chernobyl, poi, spinta dai venti, la nube arrivò anche in Europa, fino a lambire la costa orientale degli Stati Uniti. Le operazioni di soccorso immediate causarono la morte di tantissime persone che si trovavano a contatto con le sostanze radioattive, e per questo si decise immediatamente di coprire il reattore con una struttura che fermasse la fuoriuscita della nube. (QUI le zona di esclusione vista dai droni)

Il vecchio sarcofago

Comunemente chiamato sarcofago, la copertura in acciaio e cemento che conteneva il reattore numero quattro fu realizzata in tempi record e in condizioni estreme. Il sarcofago fu costruito frettolosamente in 206 giorni, ma si rivelò presto una soluzione poco duratura ed efficace, tanto che già nel 1996 il livello di degrado del calcestruzzo era spaventoso a causa delle alte radiazioni presenti. Il vecchio sarcofago era composto da muri in calcestruzzo spessi alcuni metri, realizzati sia intorno al perimetro del reattore che internamente alle unità più critiche, e da una lastra di raffreddamento, posta immediatamente sotto il reattore, per evitare che le scorie provocassero un buco nella base e penetrassero nel terreno; la copertura invece era formata da una lastra in c.a. che poggiava su grandi travi in acciaio.

Sono stati utilizzati più di 400.000 metri cubi di calcestruzzo e 7300 tonnellate di carpenteria metallica; alla conclusione dei lavori il sarcofago era in grado di contenere ben 740.000 metri cubi di scorie radioattive. Negli anni 90 però, a causa delle condizioni di degrado critiche del vecchio sarcofago, il Governo ucraino promosse un concorso per realizzare una nuova copertura e scongiurare un ulteriore disastro. Nel 2017 è stato così realizzato il New Safe Confinement (NSC), una delle opere ingegneristiche più complicate mai realizzate.

Il nuovo sarcofago

Al NSC hanno lavorato alcuni tra i più esperti ingegneri del mondo, riunitosi per trovare soluzioni alle due problematiche principali del progetto: le dimensioni e le condizioni di lavoro. Il nuovo sarcofago infatti è stato realizzato per contenere quello vecchio, e quindi doveva avere non solo dimensioni spaventose, ma soprattutto non doveva contenere alcun ingombro interno; l’obiettivo estremo era quindi quello di coprire più di 250 metri di campata senza pilastri. Le dimensioni del nuovo sarcofago fanno rabbrividire: è alto 110 metri, largo 257 e lungo 160 metri, talmente grande che al suo interno potrebbero essere contenuti senza problemi la Statua della Libertà e il Colosseo. È la più grande struttura semovente di copertura mai realizzata e pesa 36000 tonnellate, ovvero tre volte più della Torre Eiffel.

Il NSC è stato progettato con una vita nominale di 100 anni, perché secondo le stime tanto a lungo dureranno i lavori per bonificare definitivamente il vecchio sarcofago. Secondo i progettisti, l’NSC resiste facilmente ai tornado di classe 3, che si verificano una volta ogni 1.000.000 di anni, e a un terremoto di 6 punti sulla scala MSK 64 (scala usata in Russia, difficilmente confrontabile con la Richter), che in questa zona dell’Ucraina a basso rischio sismico si verificano ogni 10.000 anni. Il nuovo sarcofago è un telaio scorrevole in acciaio, che sostiene giganteschi pannelli di metallo che fungono da scudo contro le fughe di polveri radioattiva; copre una superficie di 43.000 metri quadrati e può racchiudere tranquillamente 8 aerei di linea.

Visto in sezione, lo scheletro in acciaio è formato da due archi, uno interno e uno esterno, il quale ha una campata di 270 metri, e tra di loro intercorre nel punto più alto uno spazio di 12 metri. Gli archi sono composti da elementi tubolari in acciaio, realizzati dall’azienda Cimolai di Pordenone, la stessa che si occuperà anche della copertura dei parchi minerali dell’Ilva di Taranto. Per coprire 162 metri in lunghezza quindi sono stati realizzati 16 archi catenari a distanza di 10 metri l’uno dall’altro. La serie di archi in lunghezza dona un’elevata rigidezza e resistenza alla struttura, che si comporta in maniera monolitica, mentre in larghezza la stabilità è garantita dagli elementi triangolari che si incatenano tra l’orditura superiore e inferiore, ripartendo il carico in maniera uniforme e scomponendolo.

Come è stato costruito

Tra le problematiche progettuali, mai come in questo caso le condizioni di lavoro hanno rappresentato una priorità assoluta per i progettisti. Il 95% del nucleo del reattore distrutto dall’incidente è infatti ancora lì ed emette radiazioni altissime, e proprio per questo i progettisti hanno immediatamente escluso la possibilità di costruire la nuova copertura direttamente al di sopra della vecchia (Gli effetti della radioattività sul corpo umano). Per questo si è deciso di realizzare la copertura vicino al reattore, individuando una zona di terreno meno contaminata, per poi spostarla successivamente.

Oltre questo è stata presa un’altra decisione ingegnosa: poiché i tempi di esposizione alle radiazioni sono limitati, la copertura del sarcofago è stata realizzata a terra e sollevata successivamente. Questa idea è stata determinate per preservare l’esposizione alle radiazioni degli oltre 10.000 operai che si sono alternati nelle varie fasi: le operazioni a terra infatti richiedono molto meno tempo per essere concluse rispetto a quelle realizzate a 100 metri di altezza, che sono operativamente e logisticamente più complicate. Assemblare a terra e poi sollevare la copertura quindi ha rappresentato una scelta cruciale per la salvaguardia della salute delle persone impegnate nel progetto.

Il solo telaio in acciaio però pesava più di 8.000 tonnellate e non poteva essere sollevato interamente con delle semplici gru. Per fare questo il telaio è stato sollevato con una ingegnosa tecnica, che ha previsto la realizzazione di speciali torri di sollevamento, sopra ognuna delle quali sono state installate delle piattaforme in cui sono stati disposti dei martinetti idraulici. Successivamente dai martinetti sono stati calati dei cavi con un alto carico di rottura e agganciati al telaio, diviso in tre parti per far portare meno carico ad ogni martinetto: essi infatti potevano sollevare fino ad un massimo di 900 tonnellate, e per questo ne sono stati attivati più di 40 contemporaneamente.

I martinetti hanno sollevato la struttura molto lentamente e in modo omogeneo, il tutto controllato da un sistema computerizzato. Mentre il telaio esterno era già fissato, durante il sollevamento il telaio interno si avvicinava e si chiudeva, per poi essere fissato con delle connessioni bullonate.

Come è stato spostato

L’ultimo passo del progetto riguardava lo spostamento dell’enorme copertura al di sopra del vecchio sarcofago. La copertura ha viaggiato, a bassissima velocità, su pattini in acciaio inossidabile alloggiati su corsie in calcestruzzo rivestite con uno strato di teflon, questo per abbattere completamente l’attrito.

Alcuni martinetti idraulici hanno spinto la struttura orizzontalmente mentre altri, posizionati perpendicolarmente, controllavano e compensavano eventuali distorsioni o movimenti sbagliati che rischiavano di danneggiare le corsie. Il trasferimento è iniziato alla fine del 2016, il nuovo sarcofago è stato spostato in 7 giorni, con una media di circa 100 metri al giorno, fino ad incastrarsi perfettamente al di sopra del vecchio.

Come ci proteggerà

La prima e la principale funzione del NSC è limitare gli effetti delle radiazioni del reattore sul pubblico e sull’ambiente. In caso di qualsiasi collasso degli elementi strutturali del sarcofago, la polvere rimarrà all’interno, e questo è assicurato da un’altra soluzione ingegneristica. Sono stati installati più di 87.000 metri quadri di pannelli realizzati in lexan, una resina termoplastica di policarbonato refrattaria ai corpuscoli, che ricoprono l’arco interno che quello esterno; la loro funzione è sia quella di evitare che l’acciaio si ossidi, sia di prevenire l’accumularsi di particelle radioattive.

Nello spazio tra i due archi sono presenti una serie di impianti che pompano aria secca e calda, questo non solo per creare una sovrappressione che impedisce il rilascio di sostanze radioattive dal sarcofago verso l’ambiente, ma anche per evitare la formazione di condensa e, di conseguenza, la corrosione dell’acciaio. L’obiettivo è di terminare la bonifica dell’intero reattore entro 100 anni.

Alcuni numeri

Per realizzare il New Safe Confinement sono stati utilizzati 36.000 tonnellate di acciaio, 650.000 bulloni di classe M30, 4.000 connessioni ausiliarie, 81.000 metri cubi di calcestruzzo per creare fondazioni temporanee e permanenti, oltre a 396 pali d’acciaio, 376 pali di cemento armato e 8mila tonnellate di barre di rinforzo. Il NSC contiene 13.000 tonnellate di scorie radioattive, 192 tonnellate di uranio mescolato a piombo, sabbia e acido borico. È costato 2,1 miliardi di euro, di cui 1,4 miliardi donati dai più importanti paesi del mondo, interessati ovviamente affinché un disastro del genere non si ripeti mai più: l’Italia ha contribuito donando 57 milioni di euro.