Newsgroup: it.scienza.fisica
Titolo: Energia nucleare

Onestamente non ho mai capito come avviene,se così posso dire,il "passaggio
alla criticità" nelle reazioni di fissione nucleare,cioè come un elemento 
fissile produca una reazione a catena
autosostenentesi.Ovvero,capisco come si sostiene,ma da dove provengono i
"primi" neutroni se l'uranio o il plutonio sono solo debolmente radioattivi
e le barre di combustibile,prima di essere caricate nel reattore,possono
essere maneggiate senza alcuna protezione?

L'uranio e il plutonio emettono neutroni per emissione spontanea. I
singoli elementi di combustibile on possono essere critici per una
questione geometrica. Le fughe dei neutroni dall'elemento di
combustibile sono troppe per arrivare a una situazione di criticità.
Quando però riempi un reattore, all'interno del quale c'è anche acqua
che modera i neutroni ti trovi in situazione di criticità. La reazione
viene iniziata dai neutroni di fissione spntanea. Possono anche essere
introdotte quelle che si chiamano sorgenti di start up.
E allora ti chiedereai, ma perchè non appena viene inserito l'ultimo
elemento di combustibile il reattore non "parte"senza nemmeno aspettare
che chiudano il vessel?
Perchè le barrre di controllo sono calate e assorbono i neutroni
rendendo il reattore sottocritico. Estraendo le barre si può mandarlo
in criticità e regolare il livello di potenza che si vuole.
Flavio

 che chiudano il vessel?
Quanto tempo occorre affinchè il reattore passi dallo stato sottocritico
alla piena potenza?

Diciamo che sono molto pochi. L'uranio 238 ha un dimezzamento in 4.5
miliardi di anni e decade essenzialmente alfa. Un decadimento ogni
100000 č per fissione spontanea e si emettono mediamente due o tre
neutroni. Quindi come vedi i neutroni sono molto pochi. Il significato
sanitario di questi neutroni č effettivamente piccolo. Se si ha un
combustibile MOX, in cui si ha anche del plutonio la cosa č un pň
diversa perchč il plutonio decade in 24000 anni e quindi č molto piů
attivo.
Per passare alla piena potenza tipicamente si impiegano da docici ore
in su. Devi tenere conto che oltre alla parte nucleare poi a valle c'č
tutta la parte convenzionale con un cirucuito idraulico di dimensioni
colossali che ha una sua inerzia. Prima che scaldi tutta l'acuqa del
primario e del secondario ci vuole un pň.
Flavio

 attivo.
perdonami,ma cosa c'entra l'attività o il tempo di dimezzamento?non è più
importante la frazione di fissioni spontanee sul totale (o cosi mi pare di 
capire e nel
caso del plutonio è molto meno di 1 su 100 mila)?

La frazione di fissione spontanee sul totale (spontanee più indotte)
non può essere stabilita perchè, se le fissione spontanee proseguono
con il loro ritmo "naturale", quelle indotte dipendono dal tasso di
bruciamento del combustibile e dal flusso neutronico in reattore.
Quando esistono più canali di decadimento (cosa che accade per molti
radionuclidi) si ha il tempo di dimezzamento e il cosidetto branching
dei diversi canali. Nel caso dell'uranio cio significa che in un tempo
pari al tempo di dimezzamento metà dei nuclidi iniziali saranno
decaduti, di cui circa uno ogni 100000 per fissione spontanea.
Ti faccio un conto così capisci. Un grammo di uranio ha una attività
di circa 12000 Bq, cioè 12000 decadimenti al secondo. In un giorno ci
saranno 1.04*10^9 decadimenti e quindi circa 1.04*10^4 decadimenti per
emissione spontanea, che significa circa 3*10^4 neutroni emessi
spontaneamente. Ti potrà sembrare un numero elevato, ma non sai quante
insidie deve affrontare un neutrone prima di poter indurre una'ltra
fissione!!! nel caso del Pu-239 il branching di fissione spontanea è
di 3*10^-10, quindi molto basso.
Flavio

 ha scritto nel messaggio
news:1117522302.7...@f14g2000cwb.googlegroups.com...

Ti ringrazio,molto interessante

 news:1117522302.7...@f14g2000cwb.googlegroups.com...
Se permetti vorrei porti solo un'ultima domanda (anche se l'argomento 
attiene,immagino,più alla termodinamica che alla fisica nucleare). 
Incuriosito dall'argomento ho smanettato un pò in rete per capire qual'è lo 
stesso dell'arte sulle ultime innovazioni dei reattori nucleari e mi sono 
imbattuto su una delle tante,cioè i reattori ad alta temperatura refrigerati 
a gas,gli HTGR (se ne parlò tempo fa anche sul NG di energie alternative).
Leggendo i dati tecnici nei siti web delle due rispettive aziende 
costruttrici di reattori HTGR (l'americana General Atomics,
www.ga.com
 e la 
sudafricana Eskom, 
www.pbmr.com
 ) mi pare che la filiera tedesca-suafricana 
a "pebble",abbia (fino ad oggi) una potenza termica di 400 MWth e 165 MW 
elettrici netti,con un'efficienza di circa il 42%;mentre quella americana a 
"blocchi" è di 600 MWth/278 MWe (netti) con una efficienza superiore al 
46%.Mi chiedevo quali sono le ragioni tecniche di questa differenza di 
rendimenti tra le due filiere,nonostante la versione a "pebble" raggiunga 
temperature di uscita dell'elio addirittura superiori rispetto a quella a 
"blocchi" (900 contro i 850 °C;ciò accade perchè suppongo che le sfere dei 
"pebble bed" siano direttamente lambite dall'elio refrigerante,a differenza 
dei blocchi).Vorrei capire se magari nella versione americana è stato scelto 
un ciclo termodinamico più complesso,oppure ci sono ragioni tecnologiche 
perchè nei pebble bed non è possibile raggiungere quei rendimenti o 
semplicemente ci sono altre motivazioni tecniche (che onestamente mi 
sfuggono) 

 news:1117522302.7...@f14g2000cwb.googlegroups.com...
Se permetti vorrei porti solo un'ultima domanda (anche se l'argomento 


Orca mi entri nello specifico. Conosco la filiera e le due tipologie di
combustibile
ma sono in difficoltà per rispondere a questa domanda in quanto
bisognerebbe
conoscere gli impianti nel dettaglio. Potrei guardare se sul mio libro
di impianti
nucleari c'è la risposta ma non penso. Quindi non ti sono di aiuto.
Per non lasciarti a bocca asciutta ti dico di guardarti alcune delle
proposte dei
reattori di IV generazione, in cui le temperatura salgono ancora,
rendendo
possibile anche la produzione dell'idrogeno.
http://gen-iv.ne.doe.gov/
Flavio

 Flavio
Interessante,ne avevo sentito parlare.Si sa già quando e dove inizieranno a
costruirli?

Ti rispondo solo all'ultima domanda perchè non ho tempo di guardare
i links che mi indichi. Se leggi la technology roadmap sul sito della
Generation Four Forum c'è scritto tutto.
Ad ogni modo si prevede di sfruttarli attorno al 2030 (alcuni anche
prima).
Flavio

"AlexLoll" <
ale...@virgilio.it
 (NO-SPAM)> ha scritto nel messaggio 
news:92qme.1460715$
35.54...@news4.tin.it
.
Dato che alcuni reattori possano lavorare ad uranio naturale (arricchimento 
del 7 permille),mi domandavo qual'č la percentuale minima di U235 su U238 
affinchč possa avvenire lo stato critico in un reattore nucleare?