Kashiwazaki-Kariwa: la più grande centrale nucleare al mondo da 8.212 MW di potenza

La centrale nucleare di Kashiwazaki-Kariwa (柏崎刈羽原子力発電所) è una moderna centrale nucleare (la prima al mondo con un reattore di III generazione) sorge su un sito grande 4,2 chilometri quadrati collocato nelle città di Kashiwazaki e Kariwa della prefettura di Niigata in Giappone, sulle coste del Mar del Giappone. È la centrale nucleare più grande al mondo, può generare la bellezza di 8.212 MW di potenza, fornendo elettricità a circa 16 milioni di abitazioni​. Vuol dire che una bestia così potrebbe alimentare gli edifici di tutta l’Italia. Ma questa immensa centrale, la Kashiwazaki-Kariwa nuclear power plant, che si trova in Giappone, fu disattivata in seguito a un terremoto nel 2007, e da allora non produce più elettricità. Cosa l’ha tenuta chiusa per tutti questi anni? Ma soprattutto come funziona questa immensa centrale nucleare? La centrale nucleare di Kashiwazaki-Kariwa si trova nella parte occidentale della prefettura di Niigata su un sito di 4,2 km2 ed è gestita dall’azienda giapponese TEPCO. I lavori di costruzione iniziarono nel 1980 e il primo reattore entrò in funzione nel 1985. Continuarono con la costruzione di altri sei reattori, l'ultimo dei quali entrò in funzione nel 1997. La centrale era ed è ancora la più grande centrale nucleare del mondo per capacità elettrica netta prodotta. Ciò significa che è in grado di produrre 8.212 MW. La centrale è dotata di sette reattori di cui: cinque reattori di II^ generazione di tipo BWR (Boiling Water Reactor) che producono 1.100 MW ciascuno e due reattori di III^ generazione ABWR (Advanced Boiling Water Reactor) di ultimissima generazione che producono 1.356 MW ciascuno, che sono i primi reattori di questo tipo ad essere stati installati in tutto il mondo. Ma prima di vedere come funziona, capiamo il perché della sua inattività.

Come sono fatti e come funzionano i reattori ad acqua bollente?

Questo tipo di centrale funziona con il reattore BWR, ovvero un reattore ad acqua bollente. In questo tipo di reattore l'acqua ha un doppio ruolo: serve come refrigerante e come moderatore per generare energia nucleare. Dopo vediamo nel dettaglio queste due funzioni. Il nucleo del reattore contiene barre di combustibile nucleare – fatte di uranio – che producono calore attraverso la fissione nucleare. La fissione nucleare è un processo in cui il nucleo di un atomo pesante, come l'uranio, quando viene colpito da un neutrone viene diviso in due nuclei più leggeri. Questo processo libera una grande quantità di energia, oltre a ulteriori neutroni che in maniera incontrollata colpiscono altri nuclei, creando quindi una reazione a catena. La fissione è alla base del funzionamento dei reattori nucleari e delle bombe atomiche.  Solo che quella delle bombe nucleari è progettata per portare a un'esplosione immensa, grazie a meccanismi specifici che amplificano il rilascio di energia in modo improvviso e incontrollato. Nei reattori nucleari, invece, il design è studiato per mantenere la reazione sotto controllo, garantendo un processo stabile e sicuro per la produzione di energia elettrica. Anche se la reazione dovesse sfuggire al controllo, non porterebbe a un'esplosione paragonabile a quella di una bomba. E come lo fa? Come abbiamo detto prima questo reattore utilizza l’acqua come refrigerante e moderatore, ma cosa vuol dire?
Durante la fissione, le barre di combustibile generano un'enorme quantità di calore e l'acqua assorbe questo calore, impedendo che il nucleo si surriscaldi e mantenendo questo tipo di reattore a una temperatura sicura. Questo processo di raffreddamento è cruciale per evitare il rischio di fusione del nucleo. Oltre a fungere da refrigerante, l'acqua svolge anche il ruolo di moderatore: ricordate i neutroni della fissione di cui vi parlavo prima? L’acqua regola la loro velocità, li rallenta per evitare che la reazione a catena vada fuori controllo. Senza l'acqua come moderatore, i neutroni sarebbero troppo veloci per causare ulteriori fissioni in modo efficiente, rendendo la reazione nucleare non sostenibile.Ecco, l’acqua oltre a raffreddare il reattore, ha un ruolo fondamentale: rallenta i neutroni prodotti dalla fissione, aumentando la probabilità che inneschino nuove reazioni con gli atomi di combustibile. Questo processo è essenziale per mantenere la reazione nucleare stabile ed efficiente. Senza un moderatore come l’acqua, i neutroni sarebbero troppo veloci per causare ulteriori fissioni, e la reazione a catena si interromperebbe, rendendo il reattore inefficace.

Quindi la fissione nucleare produce una grande quantità di calore che fa bollire l'acqua all’interno del nucleo. L’acqua viene pompata nel nucleo dal basso verso l’alto, quando l’acqua entra in contatto con le barre di combustibile assorbe il calore generato dalla reazione. L’acqua bollente e il vapore salgono verso l’alto dove un separatore divide l’acqua dal vapore che viene diretto verso le turbine che fa girare il generatore producendo elettricità.  Dopo aver attraversato le turbine, il vapore viene raffreddato in un condensatore e trasformato di nuovo in acqua, che viene riciclata, facendo ricominciare il ciclo. Poiché il vapore può contenere tracce di radioattività, l'acqua condensata passa attraverso filtri per rimuovere le particelle radioattive. L'acqua decontaminata è monitorata continuamente per garantire la sicurezza prima di essere riciclata nel reattore. Tutto il sistema è racchiuso in un recipiente di contenimento in cemento armato, che serve come prima linea di difesa contro le radiazioni.

La centrale nucleare oggi non è in funzione: ecco perché

La centrale nucleare ha subito diversi arresti parziali e completi dalla sua apertura fino ad oggi, a causa di difficoltà tecniche ma anche a causa dei tanti terremoti che si sono verificati nella regione. Nell'ottobre del 2004, la prefettura di Niigata è stata colpita da un terremoto di magnitudo 6.9 della scala Richter. Nonostante la potenza del sisma, l'impianto di Kashiwazaki-Kariwa ha resistito molto bene. Tutti i reattori hanno continuato a funzionare normalmente, ad eccezione di uno che è stato fermato temporaneamente dopo una scossa di assestamento che ha attivato il sistema di emergenza. Nei suoi pressi è stato rilevato l'epicentro del più forte terremoto che abbia mai colpito un impianto nucleare: quello di Chūetsu del 16 luglio 2007 che ha avuto una magnitudo di 6,6. Questo terremoto ha provocato diversi danni alla centrale, tra cui un grave incendio ad uno dei generatori elettrici e delle perdite di materiale radioattivo estremamente contenute. Subito dopo la centrale è stata chiusa per essere sottoposta a ispezioni e riparazioni. Anche se non sono stati registrati incidenti gravi, le preoccupazioni sulla sicurezza hanno portato a una serie di controlli rigorosi. Poi, nel 2011, in seguito al terremoto di Fukushima, in un clima di tensione generale che si è creato, le autorità giapponesi hanno bloccato tutte le centrali del paese. Dopo il disastro nucleare, l'Agenzia Internazionale per l'Energia Atomica (AIEA) ha condotto un'ispezione approfondita dell'impianto di Kashiwazaki-Kariwa che non aveva subito danni, ma le preoccupazioni riguardo la sicurezza dell'impianto hanno frenato la sua riapertura. Per questo la centrale ad oggi è ancora chiusa, anche se probabilmente ancora per poco.

Quando riaprirà la centrale nucleare più grande del mondo

La TEPCO ha lavorato duramente per soddisfare i nuovi standard di sicurezza imposti dall'Autorità di Regolamentazione Nucleare del Giappone (NRA). Tuttavia, il processo di revisione e approvazione è lungo e complesso. Le autorità vogliono essere assolutamente certe che l'impianto possa operare in totale sicurezza prima di autorizzare la riapertura. Ma sembra che non ci siano più problemi nel far ripartire la centrale, tanto che nell’aprile di quest’anno NRA ha autorizzato TEPCO a caricare il combustibile per riavviare il reattore 7. Allo stato attuale, la centrale elettrica ha ancora altri ostacoli da superare prima di entrare in funzione. Ciò includerà alcune ulteriori ispezioni di sicurezza e l’approvazione del governatore regionale. Ciò include l’approvazione del governatore della prefettura e soprattutto dell’opinione pubblica.

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