Il 3 settembre del 2017 la Corea del Nord ha effettuato il suo più potente test atomico. Nel sito di Punggye-ri in un tunnel scavato nel monte Mantap, situato nella parte nord orientale del Paese, è stato fatto detonare un ordigno che si ritiene del tipo termonucleare (o “all’idrogeno”) della potenza stimata intorno ai 100 kton, sebbene alcune fonti (il Norsar), in base all’analisi delle onde sismiche emesse, ritengano che possa essere stato di 250 kton.
Pochi minuti dopo la detonazione che ha generato un sisma di intensità pari a M6.3, è avvenuto il crollo della porzione sommitale della montagna posta direttamente sopra il punto dell’esplosione, generando un sisma di M4.1.
Nei giorni successivi, rispettivamente il 23 settembre ed il 12 ottobre, altre due scosse di più lieve intensità (M3.5 e 2.9) hanno interessato il sito.
Il monte Mantap (o Mantapsan) è stato sede di cinque dei sei test effettuati da Pyongyang: il primo test, quello del 2006, è stato effettuato in un tunnel scavato sotto una cima adiacente, verso est.
Il sito di Punggye-ri infatti ha diverse entrate che corrispondono a diversi tunnel scavati nelle montagne: nord, nel monte Mantap, ovest, sud ed est.
Il sito ad est, sede del test del 2006, è stato abbandonato da subito in quanto, contrariamente alle previsioni, ci sono stati dei rilasci in atmosfera di radionuclidi, facendolo classificare quindi non idoneo per futuri test per tutta una serie di motivi che presto vedremo.
Come funzionano i test atomici sotterranei?
Per capirlo occorre dare uno sguardo all’enorme mole di dati raccolti durante i test di questo tipo effettuati dagli Stati Uniti nel corso di decenni.
Prima di tutto occorre specificare che esistono due modalità per effettuare i test: la prima, quella utilizzata anche dalla Corea del Nord, attraverso lo scavo di un tunnel orizzontale dentro una montagna, la seconda attraverso la perforazione di un pozzo semiverticale nel terreno.
Negli Stati Uniti, nel poligono nucleare di Tonopah, Nevada, sono stati effettuate entrambe queste tipologie di test. Il sito è talmente vasto, infatti, da includere parte della catena delle Montagne Rocciose oltre che ad ampi settori di deserto.
Decenni di test – e di errori – hanno permesso di fissare delle regole e di dedurre il comportamento delle rocce durante un test sotterraneo: esistono dei parametri fissi che dipendono direttamente dalla potenza dell’ordigno atomico.
La cavità che si forma varia in grandezza dai 4 ai 12 metri per kilotone, la zona in cui la roccia è frantumata 30-40 m/kton, quella in cui la roccia è fratturata occupa una fascia di 80-120 m/kton mentre quella in cui il substrato roccioso è interessato da deformazioni irreversibili varia tra gli 800 e i 1100 m/kton.
I fattori che, combinati, provvedono a contenere la fuoriuscita radioattiva di un test sotterraneo sono: il contenimento dato dalla copertura rocciosa, la porosità delle rocce, la profondità a cui avviene l’esplosione, la “forza” della roccia intesa come indice di compattezza/coesione e l’asse del perforo.
Contrariamente a quanto si potrebbe intuitivamente pensare viene richiesto solo un minimo grado di compattezza alla roccia che incassa un’esplosione atomica questo perché la fisica stessa della detonazione sotterranea permette di contenere – se effettuata ad una adeguata profondità e lontano dalla superficie di falda – la fuoriuscita radioattiva.
Al momento dell’esplosione, infatti, la roccia immediatamente vicina viene vaporizzata e si forma una cavità che si mantiene con lo stesso principio di un arco formando una trappola per i gas radioattivi. Il campo di sforzi – chiamato “stress containment cage” – avendo una tensione maggiore rispetto a quella dei gas intrappolati permette di “chiudere” ermeticamente la cavità tappando ogni frattura.
La cavità contenete i gas può, ma non sempre, collassare minuti o giorni dopo l’esplosione (cosa che ha generato la seconda scossa dopo l’ultimo test nordcoreano) e qui entra in gioco un altro fattore geologico per il contenimento delle fughe radioattive: la porosità.
Se, infatti, il test viene effettuato in una roccia porosa, come depositi alluvionali o tufi, la porosità del mezzo permette di assorbire i gas prodotti dall’esplosione. Ad esempio tutti i vapori prodotti dalla detonazione di un ordigno della potenza di 150 kton condotto al di sotto della superficie di falda (in inglese watertable) sono contenuti un uno stato condensato all’interno dello spazio poroso che si trova in una zona emisferica di raggio compreso tra i 60 ed i 90 metri. Sebbene la maggior parte dei gas condensi prima di lasciare la cavità generata nell’esplosione, la porosità permette di contenere la frazione rimanente che consta prevalentemente in biossido di carbonio (CO2) e idrogeno (H2). I gas infatti si diffondono nelle porosità e così la pressione si abbatte ad un livello così basso da non fratturare la roccia stessa.
Questo è il motivo per cui gli Stati Uniti hanno scelto quel particolare settore del deserto del Nevada per i loro test – superficie di falda profonda e adeguata porosità – e questo è, orientativamente, il motivo per cui il sito del test nordcoreano del 2006 è stato abbandonato, trovandosi infatti in rocce non adeguatamente porose essendo composte da gneiss e graniti che tendono a fratturarsi senza “drenaggio”.
La compattezza della roccia, come già accennato in precedenza, contribuisce solo limitatamente al contenimento dei gas radioattivi. Infatti solo una roccia particolarmente debole, come una argillite satura d’acqua, non riesce a supportare lo “stress containment cage”.
Raramente, secondo quanto riportano gli studi americani, un sito viene ritenuto non idoneo per condurre test (in Nevada 1 su 25 per quelli in perforo e 1 su 15 in tunnel) ed anche in quel caso se un sito viene ritenuto non adatto ad una particolare potenza lo si può comunque utilizzare per una più bassa.
La Corea del Nord è stata obbligata dalla geologia a fermare i test?
Secondo alcuni studi di ricercatori cinesi – ripresi anche in Italia – Kim Jong-un sarebbe stato costretto a porre termine al suo programma di test atomici dall’impossibilità di trovare un altro sito geologicamente adatto dopo il crollo avvenuto nel monte Mantap.
Questa potrebbe essere una spiegazione plausibile ma solo limitatamente allo stesso monte, sede, come abbiamo visto, della maggior parte dei test, ma non in senso strettamente geologico, piuttosto nel senso di aver esaurito lo spazio materiale, all’interno della montagna, per effettuarne altri soprattutto se di potenza superiore ai 100 kton.
La chiusura del sito del primo test è stata già trattata mentre è ipotizzabile pensare che gli altri ingressi del poligono atomico (ovest e sud) non siano stati ritenuti idonei per la presenza di una superficie di falda più alta rispetto agli altri ingressi.
Quello che “non torna” nella spiegazione geologica è appunto il fatto che per effettuare un test non occorre una singola litologia (ovvero il tipo di roccia come un granito, un calcare o uno gneiss) ma occorre una particolare conformazione geologica generale che si può avere in rocce diverse (porosità e assenza di superficie di falda nelle vicinanze), fattori che, orientativamente, possono essere quindi ritrovati anche in altre porzioni dello stesso sito o in altri siti che, effettivamente, la Corea del Nord era in fase di ricerca.
Il problema principale di questi studi è che praticamente non esiste una mappatura geologica della Corea del Nord a scala tale da poter capire quali possano essere, essendo il Paese chiuso quasi ermeticamente, pertanto gli unici dati che possediamo ci arrivano da vecchie cartografie a grande scala e da dati satellitari, che però non sono in grado di essere sufficientemente precisi.
Quello che possiamo dire però, è che la scelta di un sito di test atomici, è vincolata, oltre alle considerazioni sin qui fatte, dalla distanza dai centri abitati ma solo in funzione della sismica essendo chiaro che una esplosione atomica sotterranea non rilascia radionuclidi in atmosfera se effettuata correttamente. Distanza che quindi non è particolarmente grande trattandosi di sismi di lieve/media entità.
Del resto una fuga radioattiva sarebbe sempre soggetta al capriccio dei venti ed il fallout andrebbe ben oltre la massima distanza raggiungibile dall’onda sismica prodotta dall’esplosione. Pertanto è ragionevole pensare che la decisione di terminare i test atomici da parte della Corea del Nord sia stata presa effettivamente per scelta politica, dettata però più dal raggiungimento degli obiettivi prefissati piuttosto che per una motivazione di carattere “pacifista”. A questo proposito basterà infatti ricordare che alla Francia, tra il 1995 ed il 1996, bastarono solo sei degli otto test atomici previsti a Mururoa per raggiungere le proprie finalità.
