Il problema della reazione nucleare di fissione (divisione di atomi) è la intrinseca caratteristica di produrre, oltre a grandi quantitativi di energia, anche materia instabile (radionuclidi) e quindi radioattiva.

Andiamo ora a vedere che cosa significhino realmente e nel dettaglio queste parole.

Cos’è la radioattività

Tramite la reazione di fissione nucleare, che sia prodotta da armamenti militari o da centrali nucleari ad uso civile, si parla sempre di divisione e frammentazione di un atomo di grandi dimensioni: oltre alla liberazione di grandi quantitativi di energia, si generano inevitabilmente altri atomi più piccoli rispetto a quello originario. Questi vengono denominati nel linguaggio tecnico radionuclidi.
Utilizzando parole semplici sono atomi non stabili, cioè che tendono a perdere spontaneamente particelle sub atomiche (più piccole di un atomo) o energia finché non arrivano a raggiungere una forma stabile, cioè divenendo un atomo di un elemento non radioattivo. Utilizzando un linguaggio più specifico e completo, un radionuclide decade in un altro nuclide più stabile emettendo energia sotto forma di particelle subatomiche dotate di notevole energia cinetica e/o radiazioni elettromagnetiche ad alta energia; in tutti i casi si tratta di radiazioni ionizzanti.
La parola “ionizzante” significa che l’azione di queste radiazioni ionizza gli atomi con cui viene in contatto: l’alta energia che possiede questa radiazione modifica la struttura atomica degli altri atomi con cui interagisce, staccando e separando gli elettroni dalle rispettive orbite dei nuclei atomici.

Sempre semplificando e utilizzando il più possibile parole semplici possiamo descrivere le radiazioni ionizzanti emesse dai radionuclidi (atomi instabili) in quattro principali tipologie:

• Le particelle alfa (α): sono una forma di radiazione corpuscolare (hanno una massa), ad alto potere di modificare gli altri atomi con cui entrano in contatto lungo la traiettoria della loro emissione e con una bassa capacità di penetrazione, dovuta all’elevata sezione d’urto. Sono particelle grandi e vengono frenate prima dagli urti con gli altri atomi che producono.

• Le particelle beta (β): sono una forma di radiazione che hanno alta energia, espulse da un nucleo atomico in un processo conosciuto come decadimento beta. Esistono due forme di decadimento beta: β^– e β⁺. La prima forma riguarda l’emissione di un elettrone, mentre la seconda forma consiste nell’emissione di un’altra particella (positrone).
  L’espulsione di particelle beta da un atomo instabile è caratterizzata sempre da un’alta energia, ma rispetto alle particelle alfa hanno generalmente meno energia ionizzante (sono molto più piccole di dimensioni) e un raggio d’azione dieci volte superiore. Essendo più piccole subiscono meno urti con altri atomi e arrivano più lontano.

• I neutroni (n): quando espulsi da un radionuclide che decade, i neutroni si comportano in modo simile ad una “sfera solida” che impatta altri corpi solidi. Data la loro carica elettrica neutra, un neutrone emesso prosegue il suo tragitto indisturbato fino a quando non urta “frontalmente” con un nucleo atomico. Viste le ridotte dimensioni dei nuclei atomici rispetto allo spazio che li separa gli uni dagli altri, queste collisioni avvengono molto raramente e i neutroni percorrono grandi distanze prima di collidere.

• Raggi Gamma (γ): sono onde elettromagnetiche con frequenze (o lunghezze d’onda) nell’estremità più energetica dello spettro elettromagnetico. È una forma di energia penetrante, costituita dalle onde elettromagnetiche a lunghezza d’onda più corta, anche di quella dei “raggi X”.

Quasi tutti i prodotti del decadimento radioattivo, ma sicuramente tutti quelli appartenenti alle quattro categorie sopra descritte, sono ionizzanti perché l’energia del decadimento radioattivo è generalmente molto più alta di quella richiesta per ionizzare. In altre parole più semplici quasi tutte le radiazioni emesse da materiale radioattivo hanno abbastanza energia da modificare sicuramente qualsiasi tipo di materiale (atomi) con cui entrano in contatto diretto.

Per concludere questo breve riepilogo sulle radiazioni ionizzanti:

• I raggi alfa (α) sono di corpuscoli di grandi dimensioni ad alta velocità e possono essere fermati da un semplice foglio di carta.
• I raggi beta (β), costituiti da elettroni, possono essere fermati da un foglio di alluminio.
• I raggi gamma (γ), costituiti da fotoni ad alta energia sono infine assorbiti da materiali molto densi.
• I raggi di neutroni (n) costituiti da neutroni liberi, sono bloccati da elementi leggeri, come l’idrogeno, che li rallenta e/o li cattura.

Gli elementi radioattivi in pratica

Solo conseguentemente al doveroso riassunto sulle tipologie di radiazioni emesse da radionuclidi instabili (elementi radioattivi), i quali sono prodotti dalla reazione di fissione nucleare, possiamo ora vedere e capire in sostanza cosa significhi nella realtà la parola “radioattività”.

Il problema maggiore che noi persone comuni abbiamo con la radioattività è la mancata percezione del pericolo mortale che essa comporta. Le radiazioni ionizzanti sono invisibili e non sono direttamente avvertibili dai sensi umani. Sono perciò necessari strumenti per il suo rilevamento, come ad esempio i contatori Geiger.
Il rumore che produce un contatore Geiger consiste semplicemente nella trasformazione in segnale audio delle disintegrazioni sopra descritte. Quando la sonda dello strumento è colpita da una particella, viene emesso un piccolo rumore: più è intensa l’attività radioattiva e più il rumore sarà forte e intenso.

Purtroppo una conseguenza della nostra percezione di esseri umani della realtà attraverso i nostri cinque sensi è che quello che non possiamo percepire semplicemente ci sembra che non esista.
Prendiamo come esempio le onde radio. La nostra civiltà umana le utilizza con profitto praticamente da quasi cento anni: non sono da noi percepite direttamente e normalmente sono estranee al nostro pensiero quotidiano. Costituiscono invece uno strumento quasi essenziale e indispensabile alle normali attività civili di tutto il mondo: tra tanti esempi possiamo ricordare le telecomunicazioni satellitari a livello planetario oppure più nello specifico le “semplici” comunicazioni tra aerei e le relative torri di controllo.

Con riferimento alla radioattività,
quando la hai percepita con i nostri sensi
significa che è già troppo tardi per la nostra salute.

Tramite l’utilizzo di una camera a vapore, inventata da Charles T. R. Wilson e da lui perfezionata nel 1911 circa, possiamo vedere con in nostri occhi cosa sia in realtà il decadimento radioattivo.
All’interno di un contenitore di vetro sigillato viene messo dell’alcol liquido nella parte superiore. I vapori di alcol che si sprigionano riempiono l’intero volume del contenitore fino a raggiungere il fondo della camera mantenuta a una temperatura molto fredda, di circa -40°C. La maggior parte del vapore si condensa sulla superficie del vetro creando una nebbia, ma una piccola frazione rimane in forma di vapore, sopra il condensatore freddo. Si crea così uno strato di vapore instabile e saturo che può condensare in qualsiasi momento. Quando una particella energeticamente carica attraversa questo vapore, stacca gli elettroni dalle molecole formando ioni. Ciò fa sì che il vapore instabile dell’alcol si condensi intorno agli ioni lasciati dalla particella ionizzante in viaggio: il percorso della particella ionizzante attraverso gli atomi di alcool è quindi reso visibile da una traccia (o meglio una scia) composta da migliaia di goccioline di alcol.

Ogni tipo di emissione ionizzante, che abbiamo precedentemente visto come le particelle alfa, beta, i neutroni e i raggi gamma, lasceranno tracce di forma diversa nella camera, in base alla loro carica, massa e velocità. Gli elettroni sono le particelle più leggere e vengono facilmente deviate dai campi magnetici. Le alfa sono molto più pesanti e lente e quindi si ionizzano di più, causando tracce più dense di goccioline.

Nel video sopra riportato viene mostrato un minerale contenente uranio (quindi non uranio puro) all’interno di una camera a vapore. La ripresa è stata realizzata per la durata di circa 50 minuti. Dopo 40 minuti, non c’è più abbastanza alcol sottoforma di vapore per creare le scie: con il tempo l’alcol si condensa sul minerale. Il piccolo spessore dell’alcol liquido sul minerale è sufficiente ad assorbire una parte dell’energia delle particelle alfa e ne consegue che con il passare del tempo le scie sono più corte rispetto all’inizio. È preferibile osservare questo esperimento durante i primi 10 minuti di video per avere una visualizzazione del decadimento radioattivo (e quindi dell’emissione di radiazioni ionizzanti) più fedele alla realtà.

I tempi di decadimento radioattivo

L’Uranio-238, ad esempio, ha un tempo di dimezzamento di 4,47 miliardi di anni. Questo significa che una volta che una data quantità di uranio è dispersa in ambiente, avrà le stesse disintegrazioni mostrate nel video e queste si affievoliranno della metà tra 4,47 miliardi di anni. Ecco ciò che accadde quando nel 1986 il reattore 4 della centrale di Chernobyl esplose, rilasciando nel raggio di azione dell’esplosione tutte le barre di combustibile nucleare del reattore e soprattutto rilasciando in aria e nell’atmosfera una grandissima quantità di radionuclidi molto energetici.

Tra i principali radionuclidi (isotopi radioattivi) rilasciati nell’ambiente nell’incidente della centrale nucleare di Chernobyl nel 1986, abbiamo ad esempio i seguenti:

• Plutonio-240: tempo di decadimento 6560 anni. È possibile considerarlo quasi del tutto estinto dopo circa 32 800 anni circa.
• Plutonio-239: tempo di decadimento 24 200 anni. È possibile considerarlo quasi del tutto estinto dopo 121 000 anni circa.
• Cesio-37: tempo di decadimento 30,17 anni. È possibile considerarlo quasi del tutto estinto dopo 150 anni circa.
• Stronzio-90: tempo di decadimento 28,79 anni. È possibile considerarlo quasi del tutto estinto dopo 144 anni circa.

(Nota: il criterio utilizzato sopra per considerare un elemento radioattivo (radionuclide) come non più pericoloso (decaduto) è quello di considerare semplicemente trascorso il suo tempo di dimezzamento per 5 volte, come illustrato in questo semplice grafico).

Sono stati tralasciati dall’elenco gli isotopi dello Iodio, molto pericolosi per il corpo umano, perché il loro tempo di dimezzamento è di pochi giorni. Questi sono solo alcuni esempi dei radionuclidi principali in caso di disastro nucleare di una centrale atomica.

Per avere un’idea di un qualcosa di non tangibile, in un articolo pubblicato sul sito theguardian.com del 26 aprile 2006 e, intitolato Inferno sulla Terra (Hell on Earth), è stato riportato che il solo incidente nucleare di Chernobyl abbia rilasciato nell’ambiente naturale una quantità di radiazioni pari a 400 volte a quelle rilasciate in occasione dell’esplosione della bomba lanciata su Hiroshima, su un’area di circa 388 000 chilometri quadrati: un’area più grande dell’intero stato della Polonia.
Per comprendere bene, questo significa che il singolo episodio dell’incidente della centrale nucleare di Chernobyl ha esposto a radiazioni ionizzanti e anche contaminato l’aria, l’acqua e il suolo come il lancio di 400 bombe atomiche della stessa tipologia di quella sganciata su Hiroshima in Giappone.

Come si può evincere dall’elenco sopra riportato, a distanza di quasi quaranta anni da questo incidente, per alcuni radionuclidi non è passato nemmeno un minuto relativamente alla loro capacità e intensità di emissione di radiazioni ionizzanti. È vero anche che altri radionuclidi si sono dimezzati e altri ancora si sono trasformati completamente in atomi stabili non più radioattivi.

La contaminazione radioattiva

Per tutte le ragioni trattate in questo articolo precedente, il problema per noi ad oggi irrisolvibile è che in caso di incidente grave ad una centrale nucleare, questi radionuclidi instabili, di cui la maggior parte sono di produzione artificiale umana, vengono rilasciati liberi nell’ambiente, alla mercee delle correnti d’aria, delle correnti marine o dei cicli alimentari di animali o persone.
Quando uno o più atomi di materiale radioattivo penetrano all’interno di un organismo vivente, tutte le forme di decadimento radioattivo che abbiamo sopra visto (particelle alfa, beta, i neutroni e i raggi gamma) avvengono inesorabilmente e inevitabilmente accanto o all’interno dei tessuti biologici viventi dell’ipotetico uomo, animale o pianta. Che siano inalati, ingeriti o assunti mediante l’alimentazione, i radionuclidi penetrano per un tempo variabile all’interno dell’organismo, distruggendo e modificando permanentemente tutte le strutture atomiche delle cellule e dei tessuti posti nelle sue vicinanze. Questa situazione è chiamata contaminazione da radiazioni.

Senza entrare troppo nel merito di un argomento molto complesso, possiamo comunque riassumere che una volta che elementi radioattivi contaminano un essere vivente per un intervallo di tempo non breve, si sviluppano terribili malattie gravi e quasi sempre la morte.

Un’altra questione importante degna di nota è che in tutti i resoconti e le stime riguardanti gli incidenti nucleari non si parla mai di “morti”. Si parla sempre di rilascio totale di radioattività, espressi in PBQ: PetaBequerel cioè in parole semplici un milione di miliardi di disintegrazioni atomiche al secondo.

Questo perché è semplicemente impossibile stabilire quante persone muoiano di avvelenamento da radiazioni dopo il passare ad esempio di 1 ora, 1 giorno, 1 settimana, 1 mese, 6 mesi, 1 anno, 5 anni, 10 anni, 20 anni, 30 anni, 60 anni, 150 anni, ecc.
Andrebbe eseguita un’accurata autopsia ad ogni singola persona deceduta nell’area di presunta contaminazione radioattiva e trovata la correlazione della morte o dell’insorgere le malattie mortali sorte con la contaminazione radioattiva (es. tumori ).
Semplicemente impossibile, sia effettuare milioni di autopsie, sia stabilire l’eventuale contaminazione radioattiva da dove provenga.
Con certezza però possiamo affermare che il pericolo da contaminazione da radiazioni persiste finché i radionuclidi sono liberamente presenti nell’ambiente da essi contaminato: dato che il nostro pianeta è materialmente un sistema chiuso e che all’interno di esso avvengono cicli di vario genere e tipo che portano al fluire e rifluire della materia superficiale che lo compone (aria e acqua in primis), l’ambiente potenzialmente contaminato da un indicente nucleare è qualsiasi punto dell’intera atmosfera o superficie terrestre.
Ciò che varia sicuramente è la concentrazione di questi radionuclidi.

Io personalmente non ne vorrei proprio nessuno all’interno né del mio organismo, né in quello delle persone a cui voglio bene. Non so voi.

Perché la fissione nucleare è così importante per l’approvvigionamento energetico?

Penso che ci siano delle domande che come civiltà planetaria umana dovremmo iniziare o continuare farci. Sono queste:

Perché utilizzare centrali per la produzione di energia elettrica che funzionano con una reazione così inevitabilmente deleteria per tutto e tutti in caso di fuoriuscita radioattiva?

Perché, anche se da decenni sappiamo che il Sole invia sulla superficie del nostro pianeta Terra una quantità di energia tale da superare il fabbisogno energetico mondiale di migliaia e migliaia di volte, perchè non concentriamo i nostri sforzi di ricerca e sviluppo in tale direzione?

Perché è così importante strutturare la risposta al fabbisogno energetico di ogni nazione tramite centrali con un funzionamento intrinseco così pericoloso, invece di pensare alla sicurezza e al benessere collettivo, nonostante il fatto che le centrali nucleari a fissione a rischio zero non esistono?

La risposta ad alcune di queste semplici e banali domande è purtroppo scritta tra le righe dei precedenti articoli correlati a questo.

Notizie, dati e considerazioni

Andrea Macchiarini

28 aprile 2025