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29 novembre 2011

Come si misurano le nuove emissioni


Il piano di recupero dell'emergenza di Fukushima è quello di arrivare entro la fine dell'anno al cold shutdown. Questo è stato definito in accordo tra TEPCO e NISA utilizzando due parametri importanti: la temperatura del fondo del vessel di pressione che deve essere stabilmente sotto i 100 gradi e la dose al pubblico dovuta alle nuove emissioni deve essere mantenuta al di sotto del limite di 1 milliSv per anno. Se misurare la temperatura dei vessel è una procedura relativamente facile, stimare la dose aggiuntiva non è così semplice e il punto principale è avere una misura accurata delle nuove emissioni dai reattori incidentati.

Inizialmente, TEPCO aveva considerato di misurare le nuove emissioni dalla centrale monitorando i valori di contaminanti presenti in aria come rivelati dai monitori sul confine della centrale e quelli montati su barche in mare. Successivamente, per ottenere misure più precise, TEPCO ha messo in piedi un protocollo che richiede la misura dei contaminanti in aria rivelati nella parte superiore dei reattori 1, 2 e 3. Le condizioni dei tre, però, sono molto differenti. Il numero 1 è ora completamente inglobato all'interno della copertura, il numero 2 ha l'edificio esterno praticamente intatto tranne che per un pannello di cemento, il numero 3 ha l'edificio esterno quasi completamente distrutto e con nessuna capacità di contenimento per la radioattività. Nei prossimi paragrafi vedremo come il modello di emissione è stato adattato. Trovate tutti i dettagli in questo PDF.

Quello che esce dalla copertura di R1

Il reattore 1 è totalmente coperto e l'aria al suo interno viene costantemente filtrata da un sistema di filtri assoluti in modo da rilasciare in ambiente solo aria pulita. In questa configurazione è relativamente facile misurare la quantità di nuovi contaminanti rilasciati in ambiente. Come vedete nello schema qui a fianco, la concentrazione di contaminanti viene misurata in tre punti, due all'interno della copertura e uno all'esterno, prima di entrare nel sistema di filtraggio. L'idea è che a valle del filtro, l'aria sia completamente pulita, quindi tutto quello che scappa dalla copertura può essere stimato come la somma delle misure effettuate nei punti interni alla copertura a cui viene sottratto tutto quello che arriva al filtro. Le ultime misure, effettuate all'inizio di settembre indicano che le nuove emissioni dal reattore 1 sono dell'ordine di qualche MBq (milioni di decadimenti) ogni ora di radiocesio. Questo valore è approssimato per eccesso a 10 MBq/h.

Il reattore 2 includendo i gas nobili

Per il reattore 2, la concentrazione di contaminanti viene misurata in un solo punto, in corrispondenza del pannello rimosso e come vedete nello schema a lato. In questo caso ci sono poche cose da calcolare, se non il flusso d'aria attraverso il pannello mancante e la quantità di contaminanti per metro cubo d'aria. La presenza dell'edificio esterno, quasi intatto, permette un buon contenimento del contaminante lasciando come unica via di fuga il buco al quinto piano. In base alle misure di inizio novembre, le emissioni di radiocesio sono stimate essere dell'ordine di 4 MBq/h, anche in questo caso approssimate per eccesso a 10 MBq/h.
Per questo reattore, esiste anche un sistema per la gestione del gas, ovvero un sistema per estrarre il gas contenuto all'interno del PCV, inviato ad un sistema di filtri e quindi in atmosfera. Proprio questo sistema ha permesso di identificare la presenza di gas nobili (Kr e Xe) radioattivi prodotti dalla fissione spontanea del combustibile nucleare nel nocciolo. Essendo gas nobili, interagiscono molto difficilmente con filtri e sistemi di contenimento, ma allo stesso modo hanno interazioni trascurabili con i sistemi biologici e sono caratterizzati da vite medie molto brevi. Di fatto, nonostante la quantità di gas nobili emessi continuamente si aggiri intorno a 14 000 MBq/h non sono di rilevanza per le valutazioni di dose al pubblico.

Il reattore 3

Decisamente più complessa la situazione per il reattore numero 3 dove l'edificio esterno non ha alcuna capacità di contenimento, quindi non esiste una via di uscita unica come nel caso dei reattori precedenti. Il monitoraggio diventa più complesso e la somma di alcuni punti di misura deve essere considerata. In base alle misure effettuate durante la prima decade di novembre, le emissioni sono al livello di 34 MBq/h approssimati a 40 MBq/h, di gran lunga il più importante punto di emissione di tutta la centrale.


L'esposizione che ne deriva

A questo punto possiamo tirare le somme e stimare quanti nuovi contaminanti, in modo particolare radiocesio, viene emesso ogni ora dai reattori danneggiati. In totale abbiamo un'emissione di circa 60 MBq/h, valore che può oscillare a causa delle condizioni meteorologiche, in particolare del vento.

Con questa informazione si può calcolare la dose che ne deriva per la popolazione che vive sul confine della centrale. Questa dose tiene conto di tre fattori: la componente di irraggiamento esterno che deriva dal passaggio della nuvola di nuove emissioni; la componente sempre di irraggiamento esterno che deriva dal contaminante che precipita sul suolo e, infine, la componente che deriva da irraggiamento interno legato all'inalazione del cesio in sospensione. La somma di queste tre componente, prese in considerazione le attuali emissioni, ammonta a 0.1 milliSv per anno, ovvero un decimo del limite fissato dalla legge. Per confronto la dose derivante dai gas nobili è dell'ordine di 0.1 microSv, quindi un millesimo di quella relativa al cesio. Attenzione, che questi valori di dose sono calcolati a partire dalle nuove emissioni e quindi non contemplano la componente di dose che deriva dal contaminante già depositato.

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4 commenti:

  1. Bel lavoro toto,
    nel PDF non dicono i dettagli di come fanno ad arrivare a quel 0.1 mSv/y perchè suppongo introducano alcune ipotesi di calcolo e di permanenza sotto nube o quanto meno di direzioni prevalenti dei venti pesati con coefficienti. Del resto in conti di questo tipo è raro trovare esplicitati tutti i dettagli, ne so qualcosa perchè le relazioni consegnate di solito contengono un decimo dei calcoli fatti.

    Nondimeno mi sembra che abbiano fatto un ottimo lavoro. Se passa il concetto, ci sono le condizioni per poter dichiarare il coldshutdown visto che con le temperature ci siamo da tempo.

    E' chiaro però che alle dosi agli individui del pubblico contano in modo predominante le vecchie deposizioni più che quelle nuove, quindi sotto con le bonifiche :)

    Ciao SM

    RispondiElimina
  2. Sposo in pieno la tua conclusione. Credo che le condizioni per dichiarare il cold-shutdown ci siano tutte anche se resta forte la componente di dose dalle deposizioni esistenti.

    Come mi aveva spiegato a suo tempo un caro amico tecnico di radioprotezione, quando si decontamina si attacca sempre dalla parte più pulita per finire dove è più sporco. Se applicheranno la stessa filosofia, inizieranno ci vorrà del tempo prima di arrivare al bordo della centrale, cosa che non è necessariamente un male e che gli permetterà di ulteriore tempo per ottenere stabilità e ridondanza.

    E poi adesso c'è questo filo, poca roba davvero di plutonio, che esce dal reattore 3. Non una cosa terribile, ma sicuramente aumenterà ansia e preoccupazione e del governo e della popolazione.

    Ho scoperto oggi, che l'articolo è stato accompagnato da un video esplicativo, ma che per il momento non è stato doppiato.
    http://www.youtube.com/watch?v=qMC5s-qXJvs

    Altro video interessante, ma sempre nella lingua sbagliata, mostra come tutti i livelli di radioattività stiano effettivamente scendendo.
    http://youtu.be/alh1j1klFto

    RispondiElimina
  3. Due rapide cose:
    1)non preoccuparti per il Plutonio. Se non trovano il Tecnezio (marker della rottura dei pellet) non c'è nemmeno plutonio e misure successive arriveranno a dimostrarlo

    2)Mi piace l'approccio del tuo amico tecnico di radioprotezione, coincide con il mio "iniziare la decontaminazione da posizione di sicurezza degli operatori allargando le zone sicure", credo coincidano concettualmente :)

    Buona domenica :)

    RispondiElimina
  4. Novità che ti può interessare. Nella versione doppiata in inglese del video vengono spiegate rapidamente le ipotesi usate per la stima del dose efficace generata dalle nuove emissioni.
    http://youtu.be/_f9YkkYZ6FA?list=PL9B93B7ED7D4527A6

    Ho aggiunto il video anche al post per completezza.

    RispondiElimina

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