Cenni storici: dal rapporto Rasmussen ad oggi

Al fine di far comprendere meglio l'attuale concezione della sicurezza nucleare è utile un excursus sull'evoluzione che ha subito la materia negli ultimi 40 anni.

Nel 1975, per rispondere alle domande relative alla sicurezza degli impianti nucleari, fu commissionato dalla US Atomic Energy Commission (AEC) uno studio sulla sicurezza degli impianti nucleari, sviluppato dal professor Norman C. Rasmussen, che fu in seguito pubblicato dal Nuclear Regulatory Commission (NRC) sotto il nome di Report WASH-1400. Al momento della sua pubblicazione, il Rapporto Rasmussen rappresentava il lavoro più approfondito fino ad allora svolto riguardo la sicurezza nucleare e rimase una valida proposta metodologica di valutazione della scurezza, nonostante le critiche mosse da vari studiosi, fra cui il professor Lewis che pubblicò uno studio nel 1978, sempre tramite il NRC, contenente critiche ai risultati del WASH-1400. Di fatto, il Rapporto Rasmussen costituiva il primo studio di Probability Risk Assessment (PRA).

In tale Rapporto furono studiate le centrali nucleari di Surry e Peach Bottom 2, considerate rappresentative dei primi 100 reattori nucleari USA. Per ognuna furono studiate le sequenze accidentali che potevano produrre una fusione del nocciolo, utilizzando eventi iniziatori “interni”, come la rottura di una tubazione, ed “esterni”, come eventi atmosferici estremi o terremoti. Per ogni sequenza accidentale furono studiati i rilasci che potevano essere prodotti e quindi le conseguenze sulla popolazione circostante. Per quest'ultimo step fu necessario valutare le condizioni atmosferiche medie della zona e la possibilità d'evacuazione degli abitanti.

I risultati del Rapporto Rasmussen mostravano che la probabilità di fusione del nocciolo era in realtà dell’ordine di 10E-4 eventi/anno, mentre gravi conseguenze sulla popolazione erano possibili con probabilità molto inferiori poiché i tempi di rilascio risultavano relativamente lunghi e permettevano l'evacuazione delle persone. Inoltre il rischio (correlazione fra probabilità e danno) risultava molto minore di quello derivante da altre normali attività umane (incendi, esplosioni, caduta diaerei,ecc.) e, per quanto riguarda gli eventi catastrofici naturali, si poneva al pari del rischio risultante dalla caduta di meteoriti (Fig. 15).

a) b)

Figura 15: a) Frequenza di eventi causati dall’uomo con fatalità maggiore di N; b) Frequenza di eventi naturali con fatalità maggiore di N.

Il Rapporto condusse comunque ad un'importante conclusione: il numero di sequenze accidentali che possono condurre alla fusione del nocciolo era stato inizialmente sottostimato e, soprattutto, agli eventi di Small Break–Loss of Coolant Accident (SB-LOCA) ed Anticipated Transients non era stata data la rilevanza necessaria. Risultava, infatti, che quest'evento o la concatenazione di piccoli eventi incidentali causassero la fusione del nocciolo con maggiore probabilità rispetto all'evento catastrofico prima considerato come il peggiore che si potesse verificare, vale a dire la rottura a ghigliottina di una delle tubazioni principali, evento denominato appunto Large Break-Loss Of Coolant Accident (LB-LOCA). Negli anni successivi l'AEC commissionò altri studi di PRA per testare ulteriormente questo tipo di metodologia.

Quando nel 1979 avvenne l'incidente di Three Miles Island, ci si rese conto che i risultati ottenuti da Rasmussen erano effettivamente significativi, poiché la fusione del nocciolo avvenuta era stata causata da un evento assimilabile ad un SB-LOCA (si trattò di perdita d’acqua incontrollata dalla PORV) ed i danni prodotti all'ambiente ed alla popolazione furono molto contenuti. Il sistema proposto da Rasmussen fu, quindi, conseguentemente riproposto e studiato dall'NRC al fine di formalizzarlo.

Furono individuati 3 livelli:

• Livello1: analisi ed identificazione delle sequenze incidentali che possono condurre alla fusione del nocciolo;

• Livello2: analisi delle modalità di fusione del nocciolo e di fallimento del contenimento per valutare le quantità di prodotti radioattivi rilasciati all’esterno;

• Livello3: inclusione nello studio della dispersione dei prodotti radioattivi nell’ambiente e valutazione degli effetti dannosi su popolazione ed ambiente.

I primi 2 livelli costituiscono la Probability Safety Analysis.

Nel 1983 fu prodotta dall'NRC una guida intitolata “Safety goals for nuclear power plant Operation” che, in quanto guida, non aveva lo scopo di fornire degli indiscutibili valori numerici che dovevano essere rispettati per garantire il licensing, bensì dei valori con cui gli esperti potessero confrontarsi nelle loro valutazioni.

Gli obiettivi di sicurezza proposti furono di due tipi: qualitativi e quantitativi. Obiettivi qualitativi di sicurezza:

• La popolazione che vive nei pressi della centrale dev'essere adeguatamente protetta dalle potenziali conseguenze incidentali, così che nessun individuo sia esposto ad un rischio addizionale significativo per la sua vita o salute dovuto alle operazione della centrale nucleare.

• Il rischio collettivo per la vita e la salute, dipendente dalle operazioni della centrale nucleare, deve essere comparabile o al di sotto del rischio derivante dalla produzione di energia con tecniche alternative e non deve contribuire ad incrementare significativamente altri rischi collettivi.

Obiettivi quantitativi di sicurezza:

• la probabilità individuale di morte immediata, per una persona della popolazione che abita nei pressi di un sito nucleare, dovuta ad un incidente in una centrale nucleare, non deve eccedere un millesimo della probabilità cumulativa di morte immediata dovuta ad altri incidenti a cui la popolazione è normalmente esposta;

• la probabilità di morte a causa di cancro che può essere indotta dall'esercizio dell'impianto, nella popolazione abitante nei pressi di una centrale nucleare, non deve superare un millesimo della probabilità cumulativa di morte imputabile a casi di cancro indotti da tutte le altre cause;

• il beneficio per la società, dovuto alla riduzione addizionale nella mortalità, deve essere comparabile con la spesa da effettuare sulla base di 1000 $ spesi per man-rem

risparmiato;

• la probabilità che un incidente nucleare causi un estesa fusione del nocciolo deve essere minore di 1.E-04 eventi per reattore-anno.

Per quanto riguarda gli obiettivi quantitativi, solamente i primi 2 sono considerati ancora validi, benché anche gli altri costituiscano tutt'ora un buon termine di paragone informale. I motivi per cui gli ultimi due obiettivi non sono più in uso è che proponevano dei traguardi con dei valori fissi troppo limitanti: per esempio, porre 1.E-04 eventi per reattore-anno implica che, considerando che siano in attività 100 reattori, la probabilità annua di un incidente con fusione del nocciolo è di 1.E-02. Praticamente, su 100 reattori si avrebbe un episodio di fusione severa del nocciolo una volta ogni 100 anni, limite non accettabile.

Come si nota viene fatto largo uso di parole come “adeguatamente”, “significativamente”, “comparabile o al di sotto”. Infatti, come accennato precedentemente, non vengono dati valori di riferimento: sarà compito dei radioprotezionisti rispondere alle domande circa le conseguenze (sotto forma di dosi) e riguardo ai rilasci ammessi; sarà invece compito degli affidabilisti fare considerazioni riguardo alle probabilità accettabili, confrontandole con quelle dovute alle normali attività umane e tenendo presente l'importanza del rischio percepito. Proprio a causa del rischio percepito, differente dal rischio reale in quanto aggravato da fattori emotivi della popolazione, il nucleare, per competere ha bisogno di incrementare sempre maggiormente i propri sistemi di sicurezza dato che oggi un altro incidente come quello di Chernobyl potrebbe comprometterne la credibilità a livello mondiale.