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Titolo: smaltimento e recupero combustibile esausto (dry, fluorine based treat.). E le amalgame di mercurio ?

 
Sto vagabondando per vedere a che punto è la chimica del 
fluoro nell'eventuale riprocessamento a secco, separazione, 
del combustibile esausto.
 
Ho trovato, via Wiki, un link interessante
 
http://www.nea.fr/html/pt/docs/iem/madrid00/Proceedings/Paper13.pdf
 
 
Ora i fluoruri (specie esafluoruri, un po' meno i 
pentafluoruri) hanno caratteristiche positive e negative
 
Di positivo c'è che sono spesso gassosi o volatili a 
temperature modeste.
Di negativo l'aggressività chimica (corrosivi) spesso poco 
inferiore al fluoro elementare, e quelli più radioattivi una 
certa tendenza alla radiolisi.
A parte altri effetti di tale radiolisi, si verifica perdita 
di fluoro e formazione di fluoruri inferiori, che spesso 
sono enormemente meno volatili : ciò significherebbe formare 
depositi ed intasare ad es. scambiatori e frazionatori.
 
Volevo sapere se qualcuno si intende o abbia link a qualche 
pagina che riporti l'attività dei nuclidi espressa in unità 
ENERGETICHE (potenza specifica diciamo) e non in unità 
tipicamente in uso (come i Curie etc etc, Rad, Rem e così via).
 
Inoltre vorrei sapere se il normale fluoro è un assorbitore 
di neutroni o meno.
 
Infine, anche se penso che un fluoruro possa essere 
radioliticamente meno delicato di qualsiasi sistema di ioni 
dissolti in acqua, non ho idea quantitativa di questa 
inerzia maggiore : mi riferisco in questo caso ai fluoruri 
non volatili, ionici, come quelli di cesio, bario e 
lantanidi (più torio, zirconio, meno stagno, ed 
eventualmente fluoruri inferiori di un po' tutto).
 
Assumendo di voler separare e raccogliere le impurezze a 
minore emivita e più intensamente radioattive e inutili, in 
che stato fisico si potrebbero mantenere ?
 
 
Stavo pensando a una cosa : ammettendo di precipitare del 
fluoruro di bario e di cesio caldi (ora non so le attività 
specifiche), e di ridurli elettrochimicamente in soluzione 
per staccare il fluoro, catturandoli su amalgama di mercurio 
(questa per mantenere il catodo a bassa concentrazione di 
metallo radioattivo dissolto in amalgama), si potrebbe 
creare un mini reattore a sublimazione, a vapori metallici
 
il bario puro bolle a 1897 °C ad 1 Atm, il cesio a 671 °C.
Bene succederebbe che si immetterebbe inizialmente 
l'amalgama fusa non tanto concentrata e la si lascerebbe 
riscaldare distillando una parte del mercurio ed 
estraendolo, pulito, per rimandarlo all'elettrolizzatore 
(stripping catodico).
 
Poi si potrebbe usare la mistura a concentrazione aumentata 
(visto che distillando via una parte del mercurio si 
arricchirebbe di radioisotopi bario e cesio) come un 
generatore a calore latente di vaporizzazione.
La soluzione (amalgama) concentrata in sul fondo del 
recipiente si scalda da sé, decadendo nei tempi che vuole, 
fa bollire il mercurio che distilla, e condensa sullo 
scambiatore (magari fa girare una turbina direttamente 
oppure produce vapore, il mercurio non bolle tanto basso, e 
tenendo il reattore compresso magari T potrebbe salire).
Poi ricade nell'amalgama, evitando che raggiunga temperature 
eccessive da fondere magari il vessel.
 
L'ambiente interno non è ossidante (anche se mi avevano 
fatto notare un certo potere infragilente dei metalli fusi) 
e poco corrosiva, è tutto metallico. L'amalgama di mercurio 
è di per sé estremamente efficiente come assorbitore di 
particelle, per cui la conversione termica avverrebbe 
internamente e poco sulle pareti imho.
 
Essendo un ambiente sigillato, privo di parti in movimento 
(al limite una sorta di valvola SUPERIORMENTE tarata a 
temperatura, che in caso di eccesso riversi altro mercurio a 
diluire i metalli attivi).
 
L'unico possibile problema sarebbe che non ho considerato in 
cosa decadano esattamente il cesio e il bario (anzi, il 
cesio decade IN bario, ma poi il bario non so ... immagino 
in qualche lantanide, se si limita a beta decay. Se così 
fosse, dovrebbe rimanere tutta roba metallica e 
ragionevolmente solubile nell'amalgama, poi al limite segue 
la terza serie di transizione che termina col mercurio, 
prima di trovare elementi non metallici potenzialmente 
scassa marroni). Insomma non ho verificato se i prodotti di 
decadimento non possano formare composti o corrosivi o 
insolubili nell'amalgama. Il secondo problema forse non è 
gravissimo, perché eventuali grumi solidi, in caso fossero 
"freddi" non darebbero noia, e se fossero caldi, comunque 
fonderebbero da sé non venendo raffreddati bene.
 
PEnsavo a questo in analogia con i pannelli a tubi evacuati 
a calore latente. Il mercurio metallico non ha un calore 
latente grande come l'acqua (su base massica, su base molare 
prevale, per il peso enorme), solo 59 kJ/mol (l'acqua ne ha 
41 kJ/mol ma ha un peso molare irrisorio), quindi magari 
limita un po' la potenza trasmissibile, però bollendo a 357 
°C può consentire un discreto vapore secco (mi chiedo se 
siccome è liquido a T.A. non possa anche azionare 
direttamente una turbina).
 
 
Un altra cosa : mi risulta, ma sono ignorante in merito (e 
non ho verificato nemmeno con calcoli simulati) che una 
qualunque composizione isotopica non produca mai potenza 
crescente col tempo, ma un andamento decrescente.
Sbaglio ? Se si il discorso seguente non regge.
Assumiamo che la potenza emessa nel corso della complessa 
evoluzione sia calante in modo monotono.
 
Bene, se si sciogliesse / sospendesse la polvere di barre 
esaurite in una quantità di amalgama dimensionata in modo da 
raffreddare a sufficienza nelle fasi iniziali, nel prosieguo 
il fattore di sicurezza non diminuirebbe di sicuro.
 
Invece di invecchiare barre in inutili piscine, con poi la 
grana dell'acqua che tende a finire ovunque (mentre il 
mercurio si può alla bisogna inertizzare ad es. come solfuro 
insolubile, ma proprio insolubile alla grande), non si 
potrebbe usare l'amalgama come primo trattamento a secco, 
senza nemmeno fluorurare.
Semplicemente congelare (mica facile, lo so :) e 
polverizzare le barre e dissolvere quel che si scioglie in 
amalgama. Questa scioglie molte cose fetenti, tra cui i 
fastidiosissimi cesio e bario, ma anche stagno, piombo, 
tallio, alluminio, ma anche URANIO (si, si amalgama, 
addirittura si amalgama persino riducendo ione uranile 
acquoso con amalgama di sodio o potassio), il PLUTONIO idem 
si dissolve e resta in amalgama.
 
Sarebbe una maniera di lasciare a raffreddare recuperando il 
calore via vapore di mercurio, poi quando è trattabile, dopo 
magari 15 anni, si potrebbe tentare una distillazione 
frazionata. Quantomeno recuperare il mercurio.
 
Sapete se sia già stato tentato qualcosa di simile ?
Qualche link ?
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
-- 
1) Resistere, resistere, resistere.
2) Se tutti pagano le tasse, le tasse le pagano tutti
Soviet_Mario - (aka Gatto_Vizzato)
 

 
per restare in tema, cercavo se si potessero amalgamare in 
mercurio e frazionare i lantanidi
 
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja01317a010
 
 
Observations on the Rare Earths. XLI. Electrolytic 
Preparation of Rare Earth Amalgams. 3. Amalgams of 
Lanthanum, Neodymium, Cerium, Samarium and Yttrium. Metallic 
Lanthanum, Neodymium and Cerium by Thermal Decomposition of 
Their Amalgams
 
la cosa che poi mi ha scosso : anno 1934.
L'articolo non è free e non so cosa dica.
 
Ma una strategia mi si sta delineando in testa, dopo un 
certo scervellamento.
 
Le migliaia di tonnellate di soluzioni acquose, insisiose, 
una spada di Damocle sospesa sui nostri colli, forse 
potrebbero essere trattate via STRIPPAGGIO CATODICO su 
amalgama di mercurio.
 
Ora questo è un punto essenziale :
 
Passando di stato redox da metalli ione idrosolubili a 
metalli liberi, l'amalgama consente un'estrazione da 
soluzione diluita ad un'altra soluzione diluita, in mercurio 
stavolta (tra l'altro CERTAMENTE molto meno pericolosa di 
quella acquosa in senso radioattivo, se si sorvola sulla 
pericolosità chimica, perché Hg è uno schermo totale alfa e 
beta, e anche verso i gamma non è mica tanto scarso).
Questo evita la formazione di fasi troppo concentrate e 
troppo calde al punto da subire radiolisi.
In seguito le soluzioni dovrebbero essere concentrate 
direttamente all'interno di distillatori-scambiatori, mini 
centrali batch a carica una tantum, di design banale perché, 
come le pile normali, non sarebbero decadimenti a catena 
autocatalitici, ma raffreddamenti progressivi.
 
Non so di quanto mercurio disponiamo.
Il sodio (che fonde a 98 °C) bolle a 883 °C ma a 1 Atm, a 
pressione ridotta magari si potrebbe portare anche a 600 °C. 
Il potassio (che fonde a solo 64 °C) bolle a 759 °C, e 
potrebbe scendere.
Entrambi, magari in miscela, sarebbero liquidi a temperature 
davvero modeste, tali da non creare rischi di 
solidificazione sugli scambiatori.
L'abbondanza non sarebbe critica.
Però non è detto che riescano ad emulare il mercurio nella 
capacità amalgamante.
 
Boh ... a rileggersi. Se avete commenti, U'r welcome
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