Nella mattina del 26 aprile 1986 si è verificata un'esplosione nucleare nella centrale nucleare di Cernobyl nell'attuale Ucraina che ha provocato un incendio, una produzione di fumi tossici e una significativa perdita radioattiva. Considerata una delle peggiori catastrofi nucleari, l'incidente di Cernobyl continua a suscitare interesse scientifico per il monitoraggio di alti livelli radioattivi ancora presenti nell'ambiente.
Il Dott. Peter Martin dell'Università di Bristol della Gran Bretagna è un ricercatore che si occupa di studiare le aree contaminate in seguito all'incidente. Ha contribuito allo sviluppo di un progetto per l'utilizzo di analizzatori XRF portatili nella Zona di Alienazione di Cernobyl per la ricerca scientifica e la bonifica relative alla contaminazione radioattiva.
Recentemente ci siamo incontrati con il Dott. Peter Martin per ottenere maggior informazioni sulla Zona di Alienazione, sul progetto di ricerca e su come l'analisi attraverso gli analizzatori XRF portatili permetta di facilitare il raggiungimento degli obiettivi specifici.
Cos'è la Zona di Alienazione di Cernobyl?
La Zona di Alienazione di Cernobyl è l'area di 30 chilometri attorno alla centrale nucleare di Cernobyl che è stata maggiormente interessata da radiazioni e dalla ricaduta radioattiva dell'esplosione.
Creata nel 1986 subito dopo il disastro, la Zona contribuisce a limitare l'accesso a aree pericolose e a diffondere la contaminazione radioattiva (la presenza di materiali radioattivi indesiderati su oggetti o persone).
Attualmente la Zona di Alienazione è aperta a turisti e viene studiata da ricercatori come il Dott. Peter Martin, al quale abbiamo chiesto il suo stato odierno, affermando:
"Visitandola la Zona di Alienazione di Cernobyl appare come qualsiasi cosa che viene abbandonata. La maggior parte delle parti metalliche sono arrugginite. La natura ha cominciato a riprendersi e a riappropriarsi dei propri colori. I veicoli sono stati lasciati sulla strada. L'atmosfera è abbastanza cupa".
Ha spiegato che la Zona di Alienazione contiene numerosi materiali di scarto e di costruzione. Questa area è cosparsa di scarti metallici, veicoli abbandonati o versamenti di carburanti, tuttavia molti materiali non sono ancora stati rilevati e studiati. Una cosa certa è che l'area rimane altamente radioattiva.
Il Dott. Peter Martin ha descritto le misure di radioprotezione che i ricercatori osservano per limitare l'esposizione radioattiva:
"I ricercatori utilizzano i dosimetri per misurare la radiazione. In effetti indossano numerosi dispositivi, uno per ogni soggetto interessato alla misura dell'esposizione radioattiva (l'Università, la Zona di Alienazione e la Centrale di Cernobyl). La dose personale viene attentamente monitorata".
Mappatura della distribuzione della radiazione nei siti nucleari
Nell'ambito del progetto, il Dott. Peter Martin e altri ricercatori analizzano diverse tubazioni di diversi diametri dei siti nucleari per mappare la distribuzione delle radiazioni. Tuttavia non sono disponibili informazioni sul loro contenuto, la loro funzione e il loro livello di contaminazione radioattiva.
A causa del contesto nucleare in cui sono state utilizzate in passato le tubazioni, non esistono piani per il loro smaltimento. Pertanto vengono usati dei robot per l'esplorazione della tubazioni come il robot quadrupede presentato in questo video:
Anche gli analizzatori XRF portatili hanno un ruolo importante in questo progetto visto che facilitano la classificazione e la cernita di materiali individuati nel sito.
Monitoraggio della contaminazione radioattiva mediante l'analizzatore XRF portatile a Cernobyl
I principali obiettivi del progetto su Cernobyl presuppongono la misura e la riduzione della contaminazione radioattiva. Per questo scopo gli analizzatori XRF portatili si sono dimostrati degli strumenti utili.
Il Dott. Peter Martin ha affermato: "Gli analizzatori XRF sono molto utili per analizzare il materiale raccolto per il monitoraggio della contaminazione. Per danneggiare l'apparecchiatura elettronica è necessario raggiungere dei livelli di radiazione estremi. All'esterno del nocciolo del reattore le radiazioni non sono così limitanti. Nel cuore della centrale di Cernobyl è cominciata la rimozione del sarcofago. È ancora un luogo radioattivo".
Il Dott. Peter Martin e il team hanno usato gli analizzatori XRF portatili Vanta™ per monitorare diversi elementi, superfici e suoli nel sito di Cernobyl in modo da determinare la composizione elementare e la presenza di elementi radioattivi.
Gli analizzatori XRF portatili forniscono delle analisi immediate direttamente sul posto, rendendo necessario l'invio in laboratorio di un minor numero di campioni. Il team esegue in genere circa 100 analisi al giorno per un periodo della durata di 5 giorni. Considerando la pianificazione, la logistica e la necessità di inviare alcuni campioni, il Dott. Peter Martin e il suo team si recano presso la Zona di Alienazione due volte all'anno.
Utilizzano un analizzatore Vanta con modalità GeoChem a 3 fasci per misurare la percentuale di un determinato elemento. Dei materiali vengono misurati in parti per milioni (ppm). Essendo il Cesio particolarmente importante viene misurato in parti per mille (ppt).
Il materiale analizzato include:
- Tubazioni radioattive
- Residui sul terreno: Tutto il materiale dal cesio all'uranio e il plutonio
- Suolo: Valutazione della contaminazione da metalli pesanti
Ricercatori analizzano il suolo con gli analizzatori XRF a Cernobyl
Per analizzare il suolo i ricercatori scavano alla profondità di circa 0,3 m. La maggior parte delle radiazioni sono trattenute nello strato più superficiale.
Il Dott. Peter Martin ha affermato: "Il Cesio rimane bloccato nei primi centimetri. L'argilla blocca la radiazione. È un elemento molto legante".
Combinazione delle analisi con analizzatori XRF portatili e delle analisi in laboratorio per la misura della contaminazione radioattiva
Grazie alla loro portabilità gli analizzatori XRF portatili rappresentano degli strumenti utili per la misura di materiale direttamente sul posto come suolo, rocce, acciaio, materiali da costruzione, automobili e parti metalliche che emergono dal suolo. Molto materiale analizzato (es: elicotteri abbandonati e tubazioni) non può essere inviato facilmente.
Ricercatori analizzano diverso materiale sotto il profilo della contaminazione radioattiva a Chernobyl
In seguito al campionamento sul posto, un campione di minori dimensioni viene portato in Gran Bretagna per un'analisi più approfondita. Tuttavia rappresenta una procedura complessa l'esportazione di campioni dalla Zona di Alienazione: sono necessari circa 9 mesi per l'esportazione di campioni dall'Ucraina.
Alcuni campioni sono rimasti bloccati anche in aeroporto. Visto che il materiale radioattivo è classificato come materiale pericoloso, i campioni devono essere trasportati su aerei speciali attraverso trasporti cargo.
Inoltre, per trasportare dei campioni contaminati al di fuori della Zona di Alienazione è necessaria un'autorizzazione speciale visto che la loro rimozione è proibita. Una volta che viene rilasciata l'autorizzazione, i campioni sono inviati a Kiev, in Ucraina, e in seguito esportati in Gran Bretagna.
Preparazione e smaltimento di campioni di materiale radioattivo a Cernobyl
Il team del Dott. Peter Martin posizionano i campioni di suolo in piastre di Petri mediante cucchiaini da campionamento. In seguito posizionano i campioni su una superficie piana per analizzarli con l'analizzatore XRF. Per l'analisi di campioni metallici, l'analizzatore XRF viene puntato direttamente sul metallo per materiali come tubazioni, scale e materiali da costruzioni.
Tra i materiali analizzati più particolari è possibile includere maschere a gas e stivali da pioggia, spesso trovati parzialmente interrati. Un aspetto riscontrato dal team è che questo materiale trattiene degli elementi radioattivi. Gli elementi rimangono legati a questi materiali, specialmente il cesio.
Abbiamo chiesto al Dott. Peter Martin l'aspetto più interessante riscontrato durante il suo lavoro.
Il Dott. Peter Martin ha affermato: "Nell'area di Kopachi il dosimetro indicava dei livelli di radiazione molto elevati. Era possibile raccogliere granelli sabbiosi molto radioattivi. Una volta che la sabbia nera veniva messa su del nastro in Kapton, i granelli erano in grado di trasmettere una dose radioattiva annuale in soli 10 minuti".
Ha aggiunto: "I granelli rappresentano delle piccole parti del reattore esplose in seguito all'incidente che possono essere ancora individuate nell'ambiente. Alcuni granelli sabbiosi sono costituiti di grafite, carbonio e uranio".
Quando viene individuato del materiale altamente radioattivo come quello trovato, il team lo isola e lo smaltisce nei siti di smaltimento dei rifiuti radioattivi.
Il Dott. Peter Martin ha spiegato: "Viene mescolato a cemento in un'enorme betoniera e in seguito viene smaltito".
Un sincero ringraziamento al Dott. Peter Martin e al suo team per avere condiviso queste informazioni con il team Olympus.
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