In Copertina: Foto da Avvenire.it - Uno degli impianti iraniani bombardati dagli Usa

Si è molto discusso nelle ultime settimane di uranio arricchito e proliferazione nucleare, vale la pena fissare alcuni punti.

Uranio naturale: è l’elemento base per produrre il combustibile per i reattori nucleari attuali. L’Uranio è presente in natura in percentuali normalmente molto basse, in 3 parti per milione anche nel terreno di casa nostra. L’Uranio naturale è una miscela di tre isotopi, ossia tre tipi diversi di atomi che nel nucleo hanno lo stesso numero di protoni (92) e pertanto lo stesso comportamento chimico, ma un differente numero di neutroni che li rende differenti quanto a massa totale e dal punto di vista delle reazioni nucleari. La miscela è composta in gran parte dall’isotopo più pesante U-238 (99,27%), poi l’isotopo U-235 (0,72%) che rappresenta il vero combustibile per i reattori nucleari, il rimanente è quello più leggero U-234 ma il più radioattivo dei tre.

Uranio arricchito: oltre il 90% dei reattori oggi in funzione utilizza un combustibile che necessita di un maggior contenuto di U-235 rispetto alla concentrazione naturale. Per questo si utilizzano le famose ultra-centrifughe, impiegate oggi da molti paesi incluso l’Iran, che consentono di aumentare la presenza dell’isotopo utile dallo 0,72% sino al 4-5%.

Solo in casi particolari, come i reattori di ricerca o i reattori montati sui rompighiaccio nucleari, il contenuto in U-235 può superare il 5% e arrivare sino al 16-19%.

Comunque, sempre sotto il 20%, valore internazionalmente stabilito quale limite all’arricchimento per i reattori per uso civile, oltre il quale l’uranio viene considerato materiale strategico e proliferante, cioè di potenziale interesse per gli usi militari.

L’arricchimento oltre quella soglia è sostanzialmente proibito per i Paesi che hanno firmato il Trattato di Non-Proliferazione nucleare (TNP[1]), tra questi l’Iran. Sono esenti da questa limitazione le nazioni che sono “autorizzate” a detenere ordigni atomici e che sono membri permanenti del consiglio di sicurezza dell’ONU: Stati Uniti, Russia, Cina, Regno Unito, Francia. A questo trattato, che proibisce ai Paesi firmatari (eccetto i cinque menzionati) di dotarsi di armi atomiche, non hanno mai aderito India e Pakistan, che le possiedono, e Israele, che si presume ne sia dotato, mentre la Corea del Nord era inizialmente parte del TNP ma nel 2004 si è ritirata ed ha sviluppato ordigni atomici.

Per gli impieghi militari, il livello di arricchimento da raggiungere è oltre il 90%, per ottenere un ordigno “efficace”. In realtà è possibile produrre ordigni anche con concentrazioni minori, ma minore è l’arricchimento, maggiore è la massa critica[2] da utilizzare e minore è l’effetto.

Ma qual è lo sforzo necessario per aumentare la concentrazione di U-235? Il diagramma[3] lo mostra in modo chiaro: il lavoro di arricchimento è convenzionalmente misurato in “Unità di Lavoro Separativo” (SWU). Per ogni tonnellata di Uranio naturale, servono circa 900 SWU per raggiungere la concentrazione del 4-5%, ottenendo così poco più di 100 kg di uranio arricchito. Per ottenere U-235 al 60% gli iraniani avevano già speso oltre 1200 SWU: ne mancavano quindi poco più di un centinaio per raggiungere la soglia del 90%.

È utile ricordare che nei reattori il combustibile è quasi sempre sotto forma di ossido ceramico (UO2), ma per la fase di arricchimento viene trasformato in esafluoruro di uranio (UF6), perché questa molecola è solida a temperatura ambiente (quindi facilmente trasportabile in cilindri d’acciaio) ma diventa gas se riscaldata oltre i 56°C, la forma fisica necessaria per il processo di arricchimento.

Curva di lavoro necessario (Separative Working Unit-SWU) per ton di Uranio, in funzione dell’arricchimento ottenuto (da WNA).

I rischi associati al combustibile sono due: la tossicità radiologica e quella chimica.

Nel caso dell’UF6[4] [5] quella chimica è di norma ben più elevata rispetto a quella indotta dalla radioattività del materiale. Infatti, l’esafluoruro di uranio reagisce con l’acqua e col vapor d’acqua contenuto in aria e forma composti molto corrosivi per pelle e polmoni come l’acido fluoridrico (HF) e composti tossici da metalli pesanti molto rischiosi per i reni come il fluoruro di uranile (UO₂F₂). La dose letale mediana di Uranio, che può causare il decesso di metà della popolazione contaminata, per composti solubili è pari a 5g nel caso di ingestione e a 1g nel caso di inalazione.

Dal punto di vista della radiotossicità, le stesse quantità di Uranio ingerite o inalate generano molti meno danni, rispetto alla tossicità chimica, se si tratta di Uranio naturale o normalmente arricchito, mentre i danni radiologici non sono trascurabili nel caso di alti arricchimenti, potendo causare danni deterministici ai reni, nel caso di ingestione di composti solubili, o ai polmoni, per l’inalazione di composti non solubili.

Tuttavia, il combustibile nucleare raggiunge la massima radiotossicità durante il suo bruciamento nel reattore, diversi ordini di grandezza superiori a quella del combustibile “fresco”: infatti, l’utilizzo prolungato (alcuni anni) fa accumulare all’interno delle pastiglie di UO₂ sia i residui radioattivi della fissione dell’U-235 (i prodotti di fissione) sia i nuovi elementi generati dalla cattura di neutroni da parte dell’U-238, ossia Plutonio, Americio, Curio, Nettunio (gli elementi transuranici), particolarmente radiotossici perché anch’essi, come l’Uranio, emettono particelle alfa (il nucleo di Elio, due protoni più due neutroni). Per la loro massa elevata, le particelle alfa percorrono poca strada, rilasciando la loro elevata energia in una piccola quantità di materia, a differenza della radiazione beta (elettroni) e gamma (radiazione elettromagnetica) che sono in grado di attraversare uno spessore maggiore di materia, distribuendo così la loro energia ad una massa più grande.

Proprio la grande quantità di prodotti di fissione radioattivi, ben superiore ai transuranici, decadendo genera energia termica che può fornire la forza necessaria ad una maggiore dispersione nell’ambiente, rispetto al combustibile fresco.

Infine, un breve commento sulla situazione attuale: tutto risolto dopo gli attacchi aerei statunitensi ed israeliani? Eliminato il rischio dell’atomica iraniana? Difficile crederlo, anche se i danni alla capacità di arricchimento dell’Uranio, anche a detta dell’IAEA, sono stati significativi.

Tuttavia, è praticamente impossibile cancellare la conoscenza e il “know-how” da parte degli esperti iraniani: sia la tecnologia per la realizzazione delle ultra-centrifughe, sia il loro impiego, sono ancora nelle loro disponibilità. In teoria è solo questione di tempo e di sforzi, nella speranza che l’Iran non segua – come ha minacciato di fare - le orme della Corea del Nord, che pur di perseguire la strada dell’atomica ha deciso, nel 2003, di uscire dal TNP.

Una situazione complicata, per la quale la via di uscita realistica e ragionevole deve essere quella diplomatica e negoziale.