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Titolo: Fusione del nocciolo - Domanda tecnica

Visto che ci sono alcune persone con buone conoscenze di tecnologia
nucleare, una cosa volevo chiedere, senza intenti polemici ma solo a titolo
di informazione: ma un nocciolo con barre di controllo inserite che inizia
a fondere, anche in modo consistente, può creare le condizioni perché si
riavii la fissione dell'uranio? Credo di no, perché non ho sentito nessuno
parlarne, ma è un dubbio che mi volevo togliere.


se parli di barre moderatrici (laddove sono necessarie) 
potresti avere ragione a dire che se il fissile si allontana 
dal moderatore, presumibilmente si spegnerà.
Al di la del nome, moderatore (azzeccato per chi ci azzecca 
un minimo), che significa rallentatore di neutroni veloci, 
il moderatore è un ATTIVATORE di una reazione nucleare che 
diversamente, coi neutroni veloci da essa stessa generati, 
stenterebbe. Questi neutroni veloci scatterano, sono 
assorbidi con bassa efficienza, e a meno di non avere una 
massa critica enorme (o moderatori casuali, tipo una 
infiltrazione di acqua), la reazione si spegne o nicchia.
Ma se parli di barre di controllo, significa invece che stai 
lavorando in una situazione in cui le barre fissili 
producono un numero di neutroni "eccessivo", amplificando 
troppo ogni evento di decadimento, e che per tenere sotto 
controllo la produzione di energia devi rimuovere una certa 
percentuale di neutroni prodotti intrappolandoli in un 
materiale non fissile e che non sia un forte assorbitore di 
neutroni (penso, ma qui volo a spanne, che i neutroni 
fermatisi li dentro e non inglobati in nuclei, ossia rimasti 
isolati, decadano rapidamente a protoni, elettroni e altre 
particelle che non so).
In questa seconda situazione, se tu per es. hai un pozzo 
dove le barre di controllo sono appese in alto insieme a 
quelle fissili, se quelle fissili fondono e si compattano 
insieme in un fondo alla base del recipiente, sfuggendo alle 
barre di controllo, allora tutti i neutroni prodotti saranno 
auto-assorbiti e genereranno un crescendo di fissioni. 
Runaway. La produzione di calore diventa presto tale da 
sgretolare o fondere qualsiasi sarcofago contenitivo (fosse 
pure di cemento armato spesso, col tempo liqueferebbe il 
fondo e ci affonderebbe dentro, perché il calore è enorme e 
la massa è pesante). Poi possono accadere altri casini in 
caso di mescolamenti con acqua, infiltrazioni o altro, 
perché gli attinidi sono spesso piuttosto reattivi verso 
l'acqua, e generano idrogeno, ossidi e idruri di attinidi 
(questi ultimi a volte relativamente volatili essi stessi).
Insomma, salvo se il fondo del reattore è una sorta di 
colabrodo con tanti scolatoi fatti apposta da separare in 
modo passivo un'eventuale colata fusa originata dalle barre 
fissili, e con ciò scongiurando la massa critica, la fusione 
del nocciolo è la circostanza più critica. Le barre devono 
restare alle distanze programmate e con il materiale 
moderatore e di controllo collocati da spaziatori, in modo 
da tenere sotto controllo gli eventi di autoassorbimento di 
neutroni e quelli di fissione che inducono.
ciao
Soviet

neutroni e quelli di fissione che inducono.
  In sintesi: SINDROME CINESE!!!!
  Nel caso specifico... SINDROME FRANCESE... visto che se fai un buco in
Giappone che passi l'intero volume della Terra esci dalle parti della Francia! 
  ... nell'ipotesi che la "mappazza" di combustibile fissile si riattivi senza
controllo arrivando a temperature FOLLI! 
  E' fantascienza... ma almeno avremmo risolto il problema delle emissioni.
  (sto scherzando ehhh)



E' possibile, perchè in caso di fusione del nocciolo si distrugge 
completamente tutta la delicata geometria che intercala 
combustibile/barre di controllo/moderatore, ben calcolata per tenere 
questo insieme in uno stato
-sub-critico (barre inserite e /o moderatore assente) a reattore spento
-supercritico solo grazie ai neutroni ritardati (funzionamento normale 
di un reattore)
-supercritico tout-court (situazione verificatasi a chernobyl ed in 
alcuni altri casi meno noti di reattori sperimentali o militari)
per approfondire vedi queste voci di wikipedia:
http://en.wikipedia.org/wiki/Prompt_critical
http://en.wikipedia.org/wiki/Delayed_neutrons
in caso di fusione delle barre, il combustibile e tutto il resto si 
raccolgono in un "minestrone" ribollente prima sul fondo del reattore, e 
poi possono farsi strada verso il basso.
Due considerazioni:
-In nessun caso può verficarsi un'esplosione paragonabile a quella di un 
ordigno atomico, perchè il primo sviluppo di energia avrebbe l'effetto 
di frammentare la massa supercritica, spegnendo la reazione esplosiva 
(ed è ciò che è successo a chernobyl).
Sto parlando di un'impossibilità assoluta e non probabilistica: è 
proprio vietato dalle leggi fisiche.
-Nel suo eventuale percorso verso il basso, è altamente probabile che la 
massa fusa si frammenti in piccole unità sub-critiche che cesserebbero 
di produrre calore significativo, e quindi rimarrebbero in posizione per 
sempre. E' ciò che è successo a Chernobyl.
Il rischio è che ciò non accada prima che venga raggiunta una massa 
d'acqua (falda acquifera), con conseguente inquinamento praticamente 
eterno, e/o ritorno localizzato allo stato supercritico (l'acqua è un 
buon moderatore)


Direi impossibile visto lo spessore delle fondamenta che credo molto ma 
molto elevato (non saprei però dire quanti metri) vista la progettazione in 
grado di resistere a terrmoti a scala 7.
Il problema più che altro potrebbe essere la fratturazione delle fondamenta 
in superficie che creerebbero "buchi" per la fuoriuscita della 
radioattività, bucchi tappabilissimi per carità, però nel mentre sono aperti 
che qualcosa esca non è escludibile.
Speriamo non succeda, purtroppo a quanto pare altri verbi non si possono 
usare.

 questo insieme in uno stato [...]
Certo che mi sembra strano che nessuno sui media, che pure vivono di
sensazionalismo e allarmismo, abbia fatto notare questo aspetto.
Ma il fatto che il materiale fuso o parzialmente fuso non sia uranio puro
ma un impasto di più materiali non dovrebbe impedire la fissione? In quel
tipo di reattore il moderatore è l'acqua o c'è altro?
Se il pericolo c'è, non mi sembra una questione da poco. Stando alle
informazioni che sono state divulgate, fino a adesso le radiazioni
rilasciate derivano da un reattore _SPENTO_, ovvero dal normale decadimento
delle sostanze radioattive presenti (uranio, scorie, altri materiali). La
presenza di uranio che fissiona, oltre ad aumentare i rischi di una
dispersione in ambiente di particelle radioattive, genererebbe anche una
quantità di radiazioni locali _enormemente_ più grande, o sbaglio?
Tu hai detto, poi, che il calore contro cui stanno lottando i giapponesi
deriva dal decadimento delle scorie che dura pochi giorni. Quanti? Perché
se non ne vengono a capo entro tale limite è lecito pensare che si sia
verificato realmente quanto detto sopra.

 verificato realmente quanto detto sopra.
Una precisazione: non sono scorie, è proprio il nocciolo del reattore 
che continua a produrre calore.
Comunque si tratta di un decadimento esponenziale (approssimando, neh).
Intenso all'inzio, gestibile dopo qualche giorno. Come un'influenza.

 Francia!
Non che  interessi molto, ma la tua capillare ignoranza non poteva non 
includere anche la geografia.
Bye
Gigi 

includere anche la geografia.
  ... eggia', perche' secondo te sono andato a controllare se fosse la Francia o
il tuo buco del culo... coglione!

 il tuo buco del culo... coglione!
Neanch'io, ma almeno gli emisferi li centro ad occhio.
Bye
Gigi



Quindi, passato il momento critico, dovrebbe risolversi tutto velocemente.
Beh, speriamo che sia passata l'influenza, perché sono già trascorsi cinque
giorni.


Ricotti ha parlato di qualche giorno ancora, pi� passa il tempo pi� 
ulteriori peggioramenti dovrebbero essere scongiurati. Certo, poi tutto 
l'iter per tenere sotto controllo i reattori � sicuramente lungo, ma non pi� 
problematico.
Il problema � che il picco delle radiazioni sembra essere stato dovuto alla 
fusione parziali delle barre di combustibile, quando fondono il loro 
contenuto � molto pi� radioattivo di quanto � presente al loro esterno, 
anche se la peggiore radioattivit� � quella accumulata dalle "pasticche" di 
uranio solide che sono impilate e racchiuse appunto dalle barre.
Avendo dovuto ventilare il reattore (cio� avendo fatti rilasci controllati 
del vapore presente all'interno del vessel) che conteneva oltre ai normali 
prodotti di decadimento anche quelli molto peggiori contenuti all'interno 
delle barre di combustbile che causa fusione parziale hanno perso la loro 
impearmibilit� verso l'esterno, parte di quella radioattiv� pi� alta e 
pericolosa � uscita.
I picchi delle radiazioni io ho capito che sono stati dovuti a questo.
Ah, e anche al fatto che le barre di combustibile esausto (quelle dei 
reattori che erano gi� spenti al momento del disastro) contenute nelle 
piscine dove "decantano" la loro radioattivit�, sono rimaste senza ricircolo 
di acqua sufficiente e addirittura esposte in parte all'aria, quindi la 
radioativit� da loro emessa normalmente durante tutto il tempo in cui se ne 
stanno li a "decadere" ma che � schermata dall'acqua sopra stante, ha avuto 
una via per accedere all'aria e quindi spargersi.

Sembra che Sergio Pomante abbia detto :

il giappone è nell'emisfero boreale,i suoi antipodi dovrebbero essere 
quantomeno nell'emisfero australe

 ordigno atomico,
+ che altro perchè l'uranio di un reattore è arricchito tra il 3 e il 
5%,quello di una bomba al 95%

quantomeno nell'emisfero australe
  Eccone n'altro... ^__^

5%,quello di una bomba al 95%
  Numeri a cazzo, vedo.
  L'uranio da fissione in centrale e' arricchito a livelli diversi in base al
tipo di "reattore"... ma stiamo ampiamente al di sopra del 3-5% si puo' arrivare
anche al 20 o persino 50%.
  Nel caso delle bombe... mediamente e' dell'ordine dell'85% anche 90%
  ... con il 95% avresti fissione immediata e spontanea... 

Sergio Pomante ha pensato forte :

la maggior parte dei reattori esistenti sono lwr e funzionano con 
uranio arricchito tra il 3 ed il 5.
in reattori da laboratorio si arriva al 19 al max
al 50 lo usano solo alcuni reattori di sommergibili nucleari,non certo 
in centrale
l'uranio arricchito di una testata nucleare è composto per il 97% da 
u235
ah,muori

ah,muori
  Capirai... che paura!

 giorni.
In realtà i giapponesi sembra che abbiano a che fare con alcuni noccioli
danneggiati (fusi, in percentuale diversa). Questa la situazione:
http://en.wikipedia.org/wiki/Fukushima_I_nuclear_accidents#Reactor_status_summary
Non so se qualcuno sa dire, in questa situazione, per quanto ancora 
bisognerà raffreddare.
C'è poi la questione delle barre combustibili esaurite, che vengono 
stoccate in una piscina accanto al reattore. Anch'esse richiedono 
raffreddamemto attivo per mesi dopo l'estrazione dal reattore, e questo 
è venuto a mancare. Pare che l'acqua di una di queste piscine sia 
evaporata e le abbia esposte.
http://en.wikipedia.org/wiki/Fukushima_I_nuclear_accidents#Possibility_of_criticality_in_the_spent_fuel_bay

 di acqua sufficiente e addirittura esposte in parte all'aria, [...]
Certo che tutta questa acqua che stanno usando su combustibile
probabilmente danneggiato (sia del nocciolo, sia delle piscine) non
contribuisce a disperdere le radiazioni? Se il vessel è intatto e il
contenitore in cemento è intatto, non conviene sigillare tutto e aspettare?


No perché il calore ancora prodotto dal decadimento dei prodotti di fissione 
bisogna asportarlo, è stato questa l'origine di tutto il casino che è 
successo, e la colpa è stata l'interruzione nel funzionamento del circuito 
di raffreddamento di emergenza alimentato dai generatori diesel che si sono 
fermati causa tsunami.
Per quanto tempo di preciso? Non lo so. Di certo non si tratta solo di 
qualche giorno.
Ma se tutto va come sta andando da oggi, dovrebbero riuscire a ripristinare 
il funzionamento del circiuto di raffreddamento di emergenza e quindi poter 
lavorare in modo meno emergenziale.
Come già detto in ogni caso anche ad emergenza finita, il lavoro da far su 
qualle centrale e sui suoi reattori sarà lungo lungo, ma gestibile senza 
conseguenze (oddio, se parte un altro terremoto con quella scala con 
conseguente tsunami, mi sa che si riparte da capo...).

 ha scritto nel messaggio 
news:2172o6p4e772akfpp...@4ax.com...

... che si è accorto che a volte le sparo come mi vengono ... 

... che si è accorto che a volte le sparo come mi vengono ... 
  Se uno sta per dire una CAZZATA evidente... non va a vedere sul mappamondo
cosa vi sia agli antipodi del Giappone... mette il primo paese che gli viene in
mente.
  E' chiaro il concetto?? ^__^

 
http://en.wikipedia.org/wiki/Delayed_neutrons
Arghh... hai commesso non pochi errori di concetto.
La criticità del reattore (ossia la condizione per la quale esiste una
soluzione stazionaria dell'equazione che descrive la popolazione
neutronica nel reattore) è determinata solo da condizioni geometriche e
materiali.
A reattore "spento" o in fase di dimunuzione della potenza il
reattore è sotto-critico (ossia rapporto fra le generazioni di neutroni
è minore di uno).
A potenza costante il reattore è (idealmente) critico (ossia popolazione
neutronica costante).
A potenza crescente il reattore è super-critico (ossia rapporto fra due
generazioni è superiore a uno).
La criticità può essere pronta o ritardata. Nei reattori di potenza il
sistema è critico CON i neutroni ritardati ed è per questo che è
controllabile (ed è anche per questo che è più facile controllare una
reazione con U-235 rispetto ad una con Pu-239 o U-233).
Quindi no, il reattore non è super-critico in fase di normale
funzionamento.
-- 
Lurkos


Hai ragione.
Comunque ho scritto:
 >> -supercritico tout-court (situazione verificatasi a chernobyl ed in
 >> alcuni altri casi meno noti di reattori sperimentali o militari)
perchè volevo che si capisse che lo stato prompt-critical non è normale, 
ma si è verificato solo nel caso di alcuni incidenti.

 grado di resistere a terrmoti a scala 7.
ma allora sei un ingegnere nucleare !
felice&pago
informatico
.


A Felice, si parlava del nocciolo che fonde, cola il vessel e si mangia pure 
le fondamenta ed esce verso il terreno libero.
Se la radioattività comunque "in giro" si infiltra causa pioggia/neve/altro 
comunque in falde acquifere è un altro discorso.
Non serve essere ingegneri nucleari, basta un po' di buon senso, ma te di 
blocco pare che ti congeli di fronte a certi argomenti :-)

 con azioni chimiche o meccaniche.
In teoria se è ben progettato può spegnersi da solo lo stesso, grazie
all'effetto doppler sulle risonanze di cattura.
Vedi ad esempio TRIGA.
-- 
Lurkos


Infatti, ho menzionato il fenomeno nel mio post del 16/03, thread 
"continuano a rassicurare", quando parlavo del "doppler broadening".
C'è inoltre da tener in considerazione la dilatazione termica della 
massa di fissione, che allontana i nuclei e riduce la possibilità di 
cattura.
Per entrambi i fenomeni, però, non si può parlare di "spegnimento", ma 
piuttosto di una stabilizzazione ad alta temperatura.

 piuttosto di una stabilizzazione ad alta temperatura.
Per quanto riguarda TRIGA in realtà non è una stabilizzazione, perché la
potenza viene ridotta, e di diversi ordini di grandezza.
Almeno io non intendo questo con il termine "stabilizzazione".
-- 
Lurkos