In occasione dell'anniversario del disastro di Černobyl', Andrea Brattelli ci parla del nucleare sovietico.
Bibliografia: Stalin sconosciuto, Il Primo Cerchio, Divisione Cancro, I racconti di Kolyma, scritti della giornalista Goleusova, dei fratelli Medved, documenti segreti CISE, appunti del professor Golovin, della dottoressa Guskova. I detenuti di Kolyma furono impiegati negli scavi per l'approvvigionamento di uranio dalle miniere e persero la vita a migliaia.
L'era Atomica Sovietica ebbe inizio il 27 Novembre del 1942. Il primo ingente quantitativo di uranio estratto nella regione del Tabosar fu classificato il codice (segretissimo) 2542SS.
Il comitato per l'estrazione dell'uranio (GKO) era composto da:
1. Igor Kurcatov - Direttore dell'intero progetto
2. Molotov - Vicepresidente
3. 18 scienziati, chimici e fisici
4. 450 studenti
Primo approvvigionamento su cui lavorare: 4 tonnellate di pitcheblende con 40% di uranio.
Problemi iniziali: i giacimenti di uranio al confine tra Tadzikistan, la repubblica uzbeka e la repubblica di Kirghisa erano distanti 450 chilometri dall'impianto di arricchimento.
Il reale contenuto di uranio metallico era pari solo ad un decimo dell'1%: ciò stava a significare che per ogni tonnellata di concentrato di uranio al 40%, bisognava consegnare all'impianto circa 2000 tonnellate di minerale.
Fu costituito così il Kombinat n.6, un complesso di impianti unificato (firma di Stalin 15 Maggio 1945).
Il capo del progetto fu il colonnello (subito promosso a Generale di brigata) Boris Cirkov.
Alla fine del 1947 il Kombinat n.6 era composto da sette impianti di arricchimento dell'uranio riforniti da 18 miniere.
La forza lavoro era composta da 2295 prigionieri tra i quali vi erano ingegneri arrestati e deportati con accuse infondate. Per esigenze di costi la manodopera aveva così un costo molto basso/nullo. Data la mortalità alta si stima che il numero di prigionieri che lavorò in quelle miniere fu di oltre cinquantamila.
Alla fine del 1950 le miniere d'uranio dell'Asia Centrale stavano producendo l'80 % di tutto il materiale di uranio estratto in Unione Sovietica. I lavoratori/prigionieri morivano lavorando, in modo da tener segreto anche tutto ciò che era legato al programma nucleare sovietico.
Ai detenuti che già lavoravano in miniera si aggiunsero anche quelli del gulag di Kolyma perché nel 1946 proprio lì si erano scoperti altri giacimenti di uranio.
La tecnica era quella della centrifugazione: il materiale di uranio veniva triturato con enormi macine, trasformato in una pasta in sospensione acquosa e inviato alla centrifuga. Le particelle di materiale con una più alta concentrazione di uranio, che è la sostanza più pesante che si trovi sulla superficie terrestre, precipitano più rapidamente. Dopo vari riprocessamenti, il concentrato di uranio viene sottoposto ad essiccatura. In questo modo venivano estratti anche altri minerali (oro e nichel ad esempio).
Le bombe atomiche venivano costruite e custodite in un insediamento a 75 chilometri dalla cittadina di Arzamas (Arzamas 16).
Nel 1951-53 furono scoperti altri giacimenti di uranio in zone più accessibili: Ucraina (Krivorozsk), nella sponda orientale del Mar Caspio ecc.
Tratteremo ora i gulag nucleari che sono diversi dai gulag di uranio, dove veniva estratta la materia prima e di cui abbiamo parlato fino ad ora. Come accennato in precedenza, qui lavoravano detenuti in possesso di lauree in ingegneria, fisica e chimica; non vi erano reclusi privi di titoli di studio come nei gulag di uranio dove era necessario solo l'approvvigionamento di manodopera basso costo. A questi detenuti di alto profilo professionale venivano affiancati altri scienziati che lavoravano per il Governo.
Come si ottiene l'uranio per le bombe atomiche?
L'uranio naturale di deve separare negli isotopi 238 e 235. Solo l'isotopo 235, che costituisce appena lo 0,7% degli isotopi dell'uranio naturale è adatto per la produzione di un'arma nucleare.
Quando un neutrone colpisce il nucleo dell'uranio 235, ne provoca la scissione inducendo l'emissione di due, o a volte tre, neutroni liberi, e l'intero processo assume il carattere di una reazione a catena esplosiva in accelerazione. E' necessaria però una massa critica, perché in presenza di una piccola quantità di uranio, un gran numero di neutroni emessi dalla disintegrazione del nucleo sfuggono nello spazio circostante e non collidono con i nuovi nuclei.
Il modello della prima bomba all'uranio è quindi relativamente semplice: un'onda esplosiva viene usata per creare viene usata per creare una fusione istantanea di due o tre quantità "sub-critiche" di uranio 235 per produrre un'unica massa "critica" o "supercritica", che contiene nel suo centro una fonte di neutroni, un innesco.
I calcoli dimostrano che la "massa critica" di uranio 235 corrisponde grossomodo a 25-40 chilogrammi. Per isolare questa quantità di uranio 235, fu inventato un processo di diffusione gassosa all'esafluoruro di uranio. Ai tempi il procedimento comportava la perdita di tato gas; era necessario quindi disporre di diverse tonnellate di uranio puro.
La massa critica del plutonio invece è molto inferiore. Il plutonio però si produce con un processo più complesso che comporta la disintegrazione controllata dell'uranio 235 in un reattore. I neutroni che vengono emessi sono "assorbiti" nel nucleo di uranio 238 formando, mediante la comparsa di plutonio 239 in una reazione intermedia, il nucleo di plutonio 239 con una "screziatura" di plutonio 240. Per avviare una reazione a catena, un reattore industriale che impieghi la grafite come moderatore di neutroni richiederebbe come minimo circa 150 tonnellate di uranio naturale.
Nonostante ciò Kurcatov decise di iniziare il programma armi nucleari sovietico con una bomba al plutonio piuttosto che all'uranio. A causa della carenza di uranio, questa sembrava l'approccio migliore. Quando l'uranio "esaurito" viene scaricato dal reattore, il contenuto di uranio 235 (dopo l'isolamento del plutonio) è appena lievemente più basso che all'inizio del processo, con una riduzione dallo 0.71% allo 0.69%.
Tale uranio quindi, una volta rigenerato in un impianto radiochimico, può ancora servire per materia grezza per le bombe all'uranio. L'uranio rigenerato però contiene molti contaminati radioattivi e quindi la lavorazione per le bombe è molto più pericolosa. Un impianto del genere si trovava a Verch - Nejvinsk, nella regione di Sverdlovsk.
Già nel 1951 erano 2098 i lavoratori ai quali fu diagnosticato avvelenamento da radiazioni e che morirono di patologie legate ad esse.
Circa 124.000 persone che vivevano presso il fiume Teca vennero contaminate dall'inquinamento radioattivo.
Il primo incidente grave a Celjabinsk-40 avvenne nel 1949. Numero di vittime: sconosciuto.
Circa 150 tonnellate di uranio erano state caricate nel primo reattore industriale. L'8 giugno 1948 questo fu portato in fase critica e il 22 giugno raggiunse la potenza prevista di centomila chilowatt. I reattori destinati alla produzione di plutonio erano di fabbricazione più semplice di quelli realizzati per produrre elettricità.
Nei reattori destinati alla produzione di energia la formazione del vapore avviene in condizioni di alta pressione, mentre i reattori militari hanno bisogno solo di acqua per raffreddare i blocchi di uranio. Le piccole sbarre cilindriche di uranio, 37 millimetri di diametro e 102,5 millimetri di altezza, sono coperte da un sottile rivestimento di alluminio. Vengono caricate in tubi di alluminio che hanno diametro interno di poco superiore ai 40 mm e un'altezza di circa 10 metri. Questi, a loro volta, vengono incamiciati con la grafite. La funzione della grafite è quella di rallentare i neutroni durante la reazione a catena ma un processo simile si ha solo in condizioni asciutte.
La reazione a catena della fissione dell'uranio 235 ha inizio quando il reattore è stato caricato con circa centocinquanta tonnellate di uranio naturale. L'acqua che circola all'interno dei tubi di alluminio evita il surriscaldamento dei blocchi di uranio in seguito al processo di fissione o all'accumulo di radionuclidi ad alta temperatura.
Ai tempi c'erano nel reattore Celjabinsk 1124 tubi nel primo reattore, contenenti circa 40.000 blocchi di uranio. Durante la reazione a catena della fissione dell'uranio 235 i neutroni, rallentati dalla grafite, generano plutonio 239 dall'uranio 238.
A seconda delle condizioni operative del reattore, il processo di accumulazione del plutonio può protrarsi per oltre un anno.
La configurazione del reattore permette di scaricare i blocchi di uranio dai tubi di alluminio in una cisterna d'acqua sottostante. Dopo l'immersione in acqua per alcune settimane i blocchi possono essere trasferiti nell'impianto radiochimico.
Quando si utilizza l'alluminio per questo tipo di reattori, questi deve essere innanzitutto anodizzato altrimenti, come accadde, si rovina e l'acqua iniziò a bagnare la grafite.
L'impianto fu spento ma si decise di cercare di salvare l'uranio ancora utilizzabile e le camicie di alluminio ancora intatte.
L'uranio naturale di deve separare negli isotopi 238 e 235. Solo l'isotopo 235, che costituisce appena lo 0,7% degli isotopi dell'uranio naturale è adatto per la produzione di un'arma nucleare.
Quando un neutrone colpisce il nucleo dell'uranio 235, ne provoca la scissione inducendo l'emissione di due, o a volte tre, neutroni liberi, e l'intero processo assume il carattere di una reazione a catena esplosiva in accelerazione. E' necessaria però una massa critica, perché in presenza di una piccola quantità di uranio, un gran numero di neutroni emessi dalla disintegrazione del nucleo sfuggono nello spazio circostante e non collidono con i nuovi nuclei.
Il modello della prima bomba all'uranio è quindi relativamente semplice: un'onda esplosiva viene usata per creare viene usata per creare una fusione istantanea di due o tre quantità "sub-critiche" di uranio 235 per produrre un'unica massa "critica" o "supercritica", che contiene nel suo centro una fonte di neutroni, un innesco.
I calcoli dimostrano che la "massa critica" di uranio 235 corrisponde grossomodo a 25-40 chilogrammi. Per isolare questa quantità di uranio 235, fu inventato un processo di diffusione gassosa all'esafluoruro di uranio. Ai tempi il procedimento comportava la perdita di tato gas; era necessario quindi disporre di diverse tonnellate di uranio puro.
La massa critica del plutonio invece è molto inferiore. Il plutonio però si produce con un processo più complesso che comporta la disintegrazione controllata dell'uranio 235 in un reattore. I neutroni che vengono emessi sono "assorbiti" nel nucleo di uranio 238 formando, mediante la comparsa di plutonio 239 in una reazione intermedia, il nucleo di plutonio 239 con una "screziatura" di plutonio 240. Per avviare una reazione a catena, un reattore industriale che impieghi la grafite come moderatore di neutroni richiederebbe come minimo circa 150 tonnellate di uranio naturale.
Nonostante ciò Kurcatov decise di iniziare il programma armi nucleari sovietico con una bomba al plutonio piuttosto che all'uranio. A causa della carenza di uranio, questa sembrava l'approccio migliore. Quando l'uranio "esaurito" viene scaricato dal reattore, il contenuto di uranio 235 (dopo l'isolamento del plutonio) è appena lievemente più basso che all'inizio del processo, con una riduzione dallo 0.71% allo 0.69%.
Tale uranio quindi, una volta rigenerato in un impianto radiochimico, può ancora servire per materia grezza per le bombe all'uranio. L'uranio rigenerato però contiene molti contaminati radioattivi e quindi la lavorazione per le bombe è molto più pericolosa. Un impianto del genere si trovava a Verch - Nejvinsk, nella regione di Sverdlovsk.
Già nel 1951 erano 2098 i lavoratori ai quali fu diagnosticato avvelenamento da radiazioni e che morirono di patologie legate ad esse.
Circa 124.000 persone che vivevano presso il fiume Teca vennero contaminate dall'inquinamento radioattivo.
Il primo incidente grave a Celjabinsk-40 avvenne nel 1949. Numero di vittime: sconosciuto.
Circa 150 tonnellate di uranio erano state caricate nel primo reattore industriale. L'8 giugno 1948 questo fu portato in fase critica e il 22 giugno raggiunse la potenza prevista di centomila chilowatt. I reattori destinati alla produzione di plutonio erano di fabbricazione più semplice di quelli realizzati per produrre elettricità.
Nei reattori destinati alla produzione di energia la formazione del vapore avviene in condizioni di alta pressione, mentre i reattori militari hanno bisogno solo di acqua per raffreddare i blocchi di uranio. Le piccole sbarre cilindriche di uranio, 37 millimetri di diametro e 102,5 millimetri di altezza, sono coperte da un sottile rivestimento di alluminio. Vengono caricate in tubi di alluminio che hanno diametro interno di poco superiore ai 40 mm e un'altezza di circa 10 metri. Questi, a loro volta, vengono incamiciati con la grafite. La funzione della grafite è quella di rallentare i neutroni durante la reazione a catena ma un processo simile si ha solo in condizioni asciutte.
La reazione a catena della fissione dell'uranio 235 ha inizio quando il reattore è stato caricato con circa centocinquanta tonnellate di uranio naturale. L'acqua che circola all'interno dei tubi di alluminio evita il surriscaldamento dei blocchi di uranio in seguito al processo di fissione o all'accumulo di radionuclidi ad alta temperatura.
Ai tempi c'erano nel reattore Celjabinsk 1124 tubi nel primo reattore, contenenti circa 40.000 blocchi di uranio. Durante la reazione a catena della fissione dell'uranio 235 i neutroni, rallentati dalla grafite, generano plutonio 239 dall'uranio 238.
A seconda delle condizioni operative del reattore, il processo di accumulazione del plutonio può protrarsi per oltre un anno.
La configurazione del reattore permette di scaricare i blocchi di uranio dai tubi di alluminio in una cisterna d'acqua sottostante. Dopo l'immersione in acqua per alcune settimane i blocchi possono essere trasferiti nell'impianto radiochimico.
Quando si utilizza l'alluminio per questo tipo di reattori, questi deve essere innanzitutto anodizzato altrimenti, come accadde, si rovina e l'acqua iniziò a bagnare la grafite.
L'impianto fu spento ma si decise di cercare di salvare l'uranio ancora utilizzabile e le camicie di alluminio ancora intatte.
Le radiazioni scaturite da queste manovre portarono alla morte di molti operai e dirigenti del progetto nucleare sovietico che dovevano sovraintendere alle operazioni. Lo stesso Kurcatov morì. Il numero di morti, si pensa, fu lo stesso di quelli degli abitanti di Černobyl'.
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