Le barre di controllo sono strumenti utilizzati per controllare la reazione a catena che si verifica all’interno di un reattore nucleare. Se non viene controllata, la reazione a catena può rapidamente andare fuori controllo, facendo esplodere il reattore. Le barre di controllo moderano la velocità della reazione, assicurando che avvenga in modo sicuro e sostenibile. Queste aste sono anche successivamente parte dei sistemi di sicurezza utilizzati per prevenire i disastri dei reattori.
Come suggerisce il nome, un’asta di controllo è un’asta realizzata con un metallo o una lega metallica. Di solito è integrato in un alloggiamento con altre aste progettate per essere sollevate e abbassate insieme dal reattore. La composizione del metallo o dei metalli in una barra di controllo varia, a seconda del tipo di reattore in cui viene utilizzata. In tutti i casi, i metalli condividono la proprietà di poter assorbire neutroni senza subire fissione.
La fissione, ovviamente, è la reazione che guida i reattori nucleari. Nella fissione, un nucleo assorbe un neutrone e poi si divide, rilasciando calore, energia e altri neutroni. In una reazione nucleare controllata, il personale del reattore vuole mantenere la produzione di neutroni pari al consumo di neutroni, con ogni reazione di fissione che genera un singolo neutrone per sostituire quello perso. In realtà, i neutroni vengono prodotti a una velocità da due a tre volte superiore a quella con cui vengono consumati, il che può causare rapidamente una reazione fuori controllo.
È qui che entrano in gioco le barre di controllo. Le barre di controllo vengono abbassate nel reattore per assorbire alcuni dei neutroni prodotti durante le reazioni di fissione per mantenere il rapporto sotto controllo. All’aumentare della temperatura, le aste vengono abbassate e, quando la temperatura scende, le aste vengono sollevate per consentire il verificarsi di più reazioni di fissione. In un’emergenza in cui il reattore sembra perdere il controllo, le aste vengono completamente abbassate nel reattore per spegnerlo del tutto.
Conosciute anche come barre di assorbimento, le barre di controllo del reattore nucleare sono progettate per funzionare anche durante una situazione di crisi in cui un essere umano non è disponibile. Con molti reattori, le barre sono posizionate sopra il reattore in un sistema progettato per far cadere le barre se la temperatura del reattore diventa troppo alta. In altri casi, i sistemi failsafe possono essere attivati sia all’interno della sala reattore che all’esterno tramite sistemi remoti. Il personale tiene anche d’occhio ciò che sta accadendo all’interno del reattore, monitorando il carburante e le barre di controllo da sostituire secondo necessità.