L’ è stato un grave incidente nucleare verificatosi presso la centrale omonima, situata nei comuni di Ōkuma e Futaba, nella prefettura di Fukushima, lungo la costa orientale del Giappone. Insieme al disastro di Černobyl' del 26 aprile 1986, rappresenta l’unico incidente classificato al livello 7 della scala INES, il grado massimo di gravità previsto per eventi nucleari. L’evento fu innescato dal terremoto e maremoto del Tōhoku dell’11 marzo 2011, di magnitudo 9.0.
Al momento della scossa sismica, il sistema di sicurezza della centrale rilevò l’evento e attivò automaticamente la procedura di SCRAM, provocando l’arresto immediato dei reattori in funzione. A seguito della perdita dell’alimentazione elettrica dalla rete esterna e dello spegnimento dei reattori, entrarono in funzione i generatori di emergenza a gasolio, che fornirono temporaneamente l’energia necessaria al funzionamento dei sistemi di raffreddamento del nocciolo e delle piscine per il combustibile esausto. Tuttavia, circa 40 minuti dopo, l’onda di maremoto sommerse i locali turbine e le aree in cui erano collocati i generatori diesel, provocando un blackout quasi completo e compromettendo anche i sistemi elettrici di emergenza. Ciò determinò l’interruzione della rimozione del calore di decadimento, una progressiva perdita della capacità di raffreddamento, la parziale fusione del combustibile nucleare e la produzione di idrogeno, generato dalla reazione a elevate temperature tra l’acqua e le guaine in lega di zirconio. L’idrogeno accumulato determinò esplosioni nelle Unità 1, 3 e 4, danneggiando gravemente le strutture superiori degli edifici reattore, senza tuttavia compromettere — secondo le informazioni disponibili all’epoca — l’integrità dei recipienti primari di contenimento dei reattori.
Dopo circa 40 minuti dal sisma, la centrale fu investita dalle onde di maremoto generate dal terremoto, con un’altezza superiore a , che superarono le barriere protettive sommergendo estese aree dell’impianto. L’inondazione compromise il funzionamento dei generatori diesel di emergenza, essenziali per l’alimentazione dei sistemi di raffreddamento dei reattori 1, 2 e 3, e danneggiò anche la linea elettrica ad alta tensione che forniva energia ai reattori 5 e 6. Ne conseguì un blackout totale, che determinò l’arresto dei sistemi di raffreddamento nei primi tre reattori. L’interruzione prolungata della rimozione del calore di decadimento causò, nelle ore successive, la perdita del controllo sui reattori 1, 2 e 3, che erano in esercizio al momento del sisma. In tutti e tre i casi si verificò una fusione completa del nocciolo (meltdown nucleare), seppure con tempistiche differenti, tra il 12 e il 15 marzo. Nei giorni successivi si verificarono quattro esplosioni distinte, provocate dall’accumulo di idrogeno, alcune delle quali danneggiarono in modo significativo le strutture superiori degli edifici reattore.
Nel luglio 2012, una commissione parlamentare d'inchiesta indipendente (National Diet of Japan Fukushima Nuclear Accident Independent Investigation Commission - NAIIC) concluse che le condizioni che portarono all’incidente erano prevedibili e che il disastro avrebbe potuto essere evitato. In particolare, l’ente gestore dell’impianto, la Tokyo Electric Power Company (TEPCO), non aveva adottato misure di sicurezza adeguate rispetto al rischio sismico e non aveva elaborato piani efficaci per il contenimento delle conseguenze, né strategie di evacuazione sufficientemente strutturate. La TEPCO riconobbe pubblicamente alcune responsabilità nella gestione della sicurezza.
Nei giorni successivi all’incidente, a seguito del rilascio di materiale radioattivo in atmosfera e della conseguente contaminazione del suolo nelle aree circostanti, le autorità disposero l’evacuazione della popolazione residente entro un raggio di 20 chilometri dall’impianto.
A differenza dell’incidente di Černobyl’, l’evento di Fukushima non comportò un incendio con dispersione massiccia di radionuclidi in atmosfera, ma determinò un rilascio significativo di sostanze radioattive nell’oceano Pacifico. Non sono stati documentati effetti sanitari diretti attribuibili con certezza all’esposizione radiologica conseguente all’incidente, né tra la popolazione residente nella prefettura di Fukushima né tra il personale della centrale. Sono state sollevate critiche in merito alla percezione pubblica del rischio radiologico (talvolta definita come radiofobia) e all’adozione di una zona di esclusione, analoga a quella istituita a Černobyl’, ritenute da alcune fonti responsabili di effetti socio-sanitari potenzialmente superiori ai benefici ottenuti. In seguito all’incidente, almeno 164.000 residenti delle aree circostanti furono evacuati, temporaneamente o in modo permanente, sia su base volontaria sia per ordine delle autorità. L’evacuazione provocò almeno 51 decessi diretti, mentre ulteriori vittime sono state associate a stress psicologico o al timore dell’esposizione radiologica. Al 1º febbraio 2025, circa 24.644 persone risultavano ancora impossibilitate a rientrare nelle proprie abitazioni nell’area di Fukushima, di cui 19.673 evacuate al di fuori della prefettura e 4.966 all’interno della stessa, con 5 persone di destinazione non specificata. Controversie sono emerse in merito alla gestione delle acque reflue utilizzate nel sistema di raffreddamento del reattore, con proteste registrate in alcuni Paesi della regione del Pacifico.
Panoramica
La centrale nucleare di Fukushima Dai-ichi era composta da sei reattori nucleari ad acqua bollente (BWR), originariamente progettati dalla General Electric (GE) e gestiti dalla Tokyo Electric Power Company (TEPCO). Al momento del terremoto del Tōhoku dell’11 marzo 2011, i reattori 4, 5 e 6 risultavano in stato di fermata per operazioni di ricarica del combustibile nucleare, ma le rispettive piscine di stoccaggio contenevano ancora un numero significativo di elementi di combustibile esaurito, che richiedevano un raffreddamento attivo per mantenere adeguati livelli d’acqua e garantire condizioni termiche operative sicure. Al momento della scossa di terremoto, i reattori 1, 2 e 3, attivi in quella fase, dotati di sismografi e sistemi di allarme antisismico con risposta automatica, arrestarono immediatamente la reazione di fissione mediante l'attivazione della procedura di arresto rapido (SCRAM), che consiste nell’inserimento simultaneo e completo delle barre di controllo all’interno del nocciolo del reattore. Poiché l’arresto dei reattori comportò anche l’interruzione della fornitura di energia elettrica necessaria al funzionamento dei sistemi di raffreddamento, entrarono in funzione i generatori diesel-elettrici di emergenza, che consentirono di mantenere regolarmente attiva l’alimentazione dei circuiti di raffreddamento.
I sistemi di raffreddamento operarono regolarmente per alcune decine di minuti, fino a quando lo tsunami raggiunse la centrale e danneggiò i generatori elettrici dei reattori 1–5. L’onda di tsunami, con un’altezza stimata di circa 13 metri, colpì il sito circa 50 minuti dopo il sisma iniziale, superando la diga di protezione perimetrale, alta meno di 10 metri, e provocando un allagamento esteso dell’impianto. Il momento dell’impatto fu documentato da una telecamera di sorveglianza installata presso l’impianto. L’acqua invase completamente i locali seminterrati che ospitavano i generatori diesel di emergenza, che cessarono di funzionare nel giro di pochi minuti, determinando l’arresto delle turbo-pompe dei sistemi di raffreddamento dei reattori 2 e 3. I due generatori di emergenza del reattore 6, collocati in una posizione strutturalmente più elevata e protetta, non subirono danni da allagamento e rimasero operativi, permettendo la prosecuzione del raffreddamento delle piscine di stoccaggio del combustibile esaurito dello stesso reattore 6 e del vicino reattore 5. I primi quattro reattori, tuttavia, erano situati a una distanza di alcune centinaia di metri rispetto agli altri due, e l’area interposta fu invasa da acqua e detriti, rendendo impraticabili i collegamenti. I reattori 1, 2, 3 e 4 si trovarono pertanto privi di alimentazione elettrica e isolati dal resto del complesso. I reattori nucleari di questa tipologia continuano a generare calore anche dopo l’arresto, a causa del decadimento degli isotopi radioattivi prodotti durante il funzionamento; si tratta di un processo che perdura per diversi giorni e viene definito produzione di calore residuo o residuo di reazione. È quindi necessario mantenere attivi i sistemi di raffreddamento per evitare un accumulo termico nel nocciolo, che potrebbe condurre alla sua fusione. I Reattori 1, 2, 3 e 4 non disponevano più dell’energia elettrica necessaria ad alimentare i sistemi di raffreddamento di emergenza, né delle apparecchiature elettroniche presenti nelle sale di controllo, fondamentali per il monitoraggio e la gestione dello stato dei reattori. In seguito a una serie di eventi, la cui dinamica è stata oggetto di indagini prolungate e non del tutto chiarita, gli operatori persero progressivamente la capacità di raffreddare i reattori. Dopo l’esaurimento delle batterie che alimentavano un circuito secondario del sistema di raffreddamento del Reattore 2, i reattori iniziarono a surriscaldarsi in modo continuo a partire dal 12 marzo. Numerose squadre di operatori esterni intervennero con sforzi considerevoli per il ripristino dell’alimentazione elettrica ai sistemi di raffreddamento, lavorando al ricollegamento di una linea elettrica ad alta tensione per riattivare le apparecchiature di controllo e le sale operative. Fu inoltre avviata l’immissione di acqua nei reattori tramite mezzi esterni, in particolare da parte di unità dei vigili del fuoco. Tuttavia, i reattori rimasero privi di raffreddamento attivo per almeno 24 ore. In seguito si verificarono esplosioni, attribuite all’accumulo di una miscela di idrogeno e aria negli spazi superiori degli edifici reattore: un chiaro segnale della generazione di idrogeno all’interno dei noccioli, dovuta alla reazione di ossidazione ad alta temperatura tra l’acqua e lo zirconio presente nella lega metallica (Zircaloy) che riveste gli elementi di combustibile nucleare. Tale reazione, favorita da temperature estremamente elevate e superiori ai limiti operativi del reattore, produsse significative quantità di idrogeno. La prima esplosione si verificò nel Reattore 1 il 12 marzo, l’ultima nel Reattore 4 il 15 marzo.
Nei reattori nucleari di questo tipo, l'acqua di raffreddamento circola all’interno del nocciolo attraverso tubazioni verticali contenenti le barre di combustibile, rivestite da una lega metallica denominata Zircaloy, a base di zirconio. Questa lega è scelta per la sua bassa sezione d’urto nei confronti dei neutroni termici e per l’elevata resistenza alla corrosione in ambiente acquoso. Tuttavia, quando la temperatura supera i 1000 °C, lo zirconio può reagire con l’acqua, che in tali condizioni si comporta come un forte agente ossidante, dando luogo a una reazione esotermica che produce idrogeno in quantità significative, scindendo la molecola dell’acqua nei suoi componenti, idrogeno e ossigeno
Le esplosioni di idrogeno si verificarono nella parte superiore di alcuni edifici reattore, in aree esterne al recipiente di contenimento primario, dove si era accumulato gas proveniente dal rilascio controllato attraverso le valvole di sfogo delle linee ad alta pressione. What happened at Fukushima – A Technical Perspective, Nuclear Regulatory Commission, pagine 11, 26, 29. Le deflagrazioni furono registrate da telecamere di sorveglianza esterne, mentre la valutazione dei danni agli edifici reattore fu condotta anche tramite rilievi aerei, eseguiti con droni il 20 marzo.
Caratteristiche dell'impianto