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Reattori a gas-grafite - Stefano Monti -
Appartengono a questa tipologia i reattori AGR (Advanced Gas-cooled Reactor) inglesi che rappresentano la versione più moderna dei vecchi reattori Magnox sviluppati in Inghilterra agli albori del programma nucleare civile (v. centrale di Calder Hall già citata).
I reattori Magnox utilizzavano la grafite come moderatore e la CO2 (gas) come refrigerante.
Alcuni esemplari di questi reattori che usavano l’uranio naturale in forma metallica, sono ancora in funzione in Inghilterra. Questi reattori, che hanno il precursore nella Chicago Pile 1 (la "pila" con cui Fermi dimostrò nel dicembre del 1942 la possibilità di controllare una reazione nucleare a catena), ebbero uno sviluppo industriale anche in Francia, ove praticamente tutte le centrali entrate in servizio prima del 1972 erano di questo tipo.
Anche la centrale di Latina realizzata in Italia nella prima metà degli anni ’60, in esercizio dal 1963 al 1987, era del tipo Magnox.
Negli AGR (vedi schema in figura), che sono moderati e refrigerati come i Magnox, il combustibile è ossido di URANIO arricchito al 2.5-3.5%, sotto forma di pastiglie incapsulate in tubi di acciaio inossidabile.
La CO2 circola attraverso il nocciolo raggiungendo la temperatura di 650 °C, per passare poi a lambire dall’esterno i tubi dei generatori di vapore posti sempre all’interno del contenitore in pressione realizzato in acciaio/cemento armato. Le BARRE DI CONTROLLO penetrano dall’alto nel moderatore.
Gli AGR hanno un sistema di spegnimento secondario basato sull’iniezione di azoto nel refrigerante CO2.
La variante sviluppata nell’ex-Unione Sovietica di questo tipo di reattore è il cosiddetto reattore RBMK, refrigerato ad acqua e moderato a grafite.
Questo tipo di reattore costituiva la variante elettronucleare dei reattori plutonigeni che alimentavano il programma di armi nucleari dell’ex URSS.
Si tratta di un reattore a tubi verticali di lunghezza circa 7 metri, che scorrono all’interno di fori realizzati nei blocchi di grafite che fa da moderatore, in cui sono alloggiati gli elementi di combustibile, a base di ossido di URANIO a basso arricchimento, lunghi circa 3,5 metri e refrigerati con acqua naturale che scorre all’interno dei tubi fino a raggiungere l’ebollizione alla temperatura di circa 290°C.
è importante ricordare che questo reattore, che mai avrebbe potuto essere licenziato nei paesi occidentali, ove peraltro i reattori di tipo Magnox non sono stati più costruiti dopo il 1972, era privo sia di contenitore in pressione che di edificio di contenimento.
Un punto debole per la sicurezza di questi reattori risede nella moderazione dei neutroni, assegnata alla grafite fissa, talché l’eccesso di ebollizione nel refrigerante (vaporizzazione) in caso di malfunzionamento, porta alla riduzione dell’assorbimento parassita dei neutroni nel refrigerante, inducendo in tal modo un’escursione positiva di reattività (incremento delle fissioni) suscettibile di pregiudicare il controllo del reattore.
Queste caratteristiche di scarso livello di sicurezza insite nel progetto, unitamente alla condotta azzardata degli operatori, furono alla base del tristemente famoso incidente di Chernobyl dell’aprile 1986 verificatosi appunto sul reattore RBMK dell’unità numero quattro della centrale.
Va aggiunto che alcuni reattori di quest'ultimo tipo – opportunamente modificati - sono entrati in servizio in Russia e Ucraina anche in anni recenti.