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Titolo: scorie radioattive

Sono incuriosito dal fatto che in rete non si riesca a trovare niente
riguardo alla effettiva composizione delle scorie radioattive di una
centrale nucleare.
Non me ne intendo molto sull'argomento, ma sono curioso di sapere qual e'
il problema reale delle scorie radioattive.
da quel poco che ho capito il combustibile principale di una centrale
nucleare e' uranio 238, e l'uranio impoverito e' una sorta di scoria,
l'uranio 235, molto meno radioattivo del primo; di conseguenza la
produzione di scorie radioattive diminuisce il pericolo di radioattivita'
e non riesco a capire quale sia il problema dello stoccaggio.
basterebbe rimettere le scorie dove si e' estratto l uranio, rendendo
anche un favore all'ambiente (!)
qualcuno conosce il vero problema?
Gianmarco
-- 
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 qualcuno conosce il vero problema?
Ehm, il vero problema è che non hai capito molto... ;-)
Dunque. L'uranio in natura si presenta soprattutto in due isotopi U238 e
U235. Entrambi, sono assai poco radioattivi, soprattutto il 238.
Quello che è fissile, cioè che può fare da "combustibile" in un reattore è
solo l'U235 che è presente solo allo 0,7% circa nel minerale di uranio. Il
resto è U238, inutile per questo scopo.
Nella maggior parte dei tipi di reattori nucleari, quella concentrazione di
U235 è troppo scarsa per mantenere la reazione nucleare, ed ecco quindi che
si sottopone la miscela di uranio naturale ad un processo noto come
arricchimento. All'uscita di questo processo si ottiene uranio con un tasso
di U235 maggiore, intorno al 2-3%, utile come combustibile (ma solo per
quiel 2-3%) e uranio "impoverito" cioè praticamente U238 puro.
Quest'ultimo, essendo il metallo più denso che si conosca è utilizzato per
altri scopi, militari e civili. Si noti che l'uso dell'uranio impoverito è
dato esclusivamente dalla sua eccezionale densità (=peso specifico) e non da
caratteristiche "nucleari".
Quindi in un reattore nucleare "entra" uranio arricchito. E cosa ne "esce"?
Le scorie.
Queste sono in massima parte ancora l'U238 che non ha preso parte alla
reazione (a meno che, come accade in certi ma non in tutti i reattori si sia
convertito nel famigerato plutonio 239) e altra "roba".
Quello infatti che occorre capire è cosa accade ad un nucleo U235 che sia
stato fissionato, cioè spezzato da un neutrone, per produrre energia.
I residui sono ancora elementi chimici più leggeri (diciamo con peso atomico
tra il 50 ed il 150 circa) in massima parte radioattivi e parecchio.
Inoltre quando un nucleo radioattivo decade (cioè emette la radiazione) si
trasforma in un altro che può essere a sua volta radioattivo e così via
finché l'ultimo di questa "catena di decadimento" è un elemento stabile.
Il problema delle scorie è in massima parte legato agli elementi a vita
"media", cioè quelli che decadono in tempi che diciamo vadano da qualche
decina di anni a qualche decina di millenni.
Sono molto radioattivi e lo sono per tempi ben più lunghi della vita media
degli uomini, anzi di ciascuna civiltà nota del passato e del presente.
Questo perché quelli a vita brevissima decadono prima ancora che il reattore
si sia raffreddato, quelli a vita breve decadono nei primi mesi in cui le
barre di combustibile "vecchie" estratte dal reattore vengono tenute in
un'apposita piscina di fianco al reattore stesso.
Quanto a rimettere quelle schifezze in una miniera di uranio, non è certo
rimettere dentro la stessa "quantità di radioattività" estratta, ma migliaia
(o forse milioni) di volte di più. Ci sono proposte di metterle,
opportunamente trattate (vetrificate), in miniere, ad esempio di sale, ma le
incertezze sono ancora molte.
Il discorso è lungo, se vuoi continuiamo a discuterne, ma comunque è
assodato che *IL* problema del nucleare sia la gestione delle scorie.
Ciao.
 
-- 
Roberto Rosoni
<roberto...@liberoLock.it> (Remove the Lock in your replies)
 
Non fare fatica: prendi un martello sufficientemente grosso.
 

 e non riesco a capire quale sia il problema dello stoccaggio.
Le scorie nucleari sono tutt'altra cosa, sono costituite da (ti cito i più
famosi) Plutonio, isotopi radioattivi dello Iodio, del Cesio etc. Alcuni di
questi hanno vita molto breve (anche pochi secondi), ma altri hanno vita
molto lunga, migliaia e anche milioni di anni. Queste scorie sono molto
pericolose e il loro stoccaggio è delicato ed è uno degli aspetti più
problematici quando si vanno a considerare pro e contro dell'energia
nucleare.


Anch'io ho una curiosità riguardo le scorie radioattive: perché a fine 
vita di una centrale nucleare o solo del suo combustibile non si possono 
semplicemente estrarre totalmente le barre di grafite e lasciare che 
tutta la radioattività residua si consumi producendo calore e 
trasformando tutto l'uranio in quel che diventa dopo la fissione?

 assodato che *IL* problema del nucleare sia la gestione delle scorie.
Su questo sono d'accordissimo con te. Si tratta di un problema sul
quale anche gli esperti chiudono un po' gli occhi, che l'opinione
pubblica non conosce e di gran lunga peggiore del problema della
sicurezza. Il post del nostro amico che ha cominciato il thread
comunque evidenzia che, non certo per colpa sua, non viene divulgata
abbastanza conoscenza sull'argomento. Ho da faticare per spiegare alle
persone che normalmente un materiale o un organismo "irraggiato" da
radiazioni non diventa a sua volta radioattivo (a meno che non si
tratti di neutroni).
Flavio

 pregiato anche se e' molto radiotossico e ci si fanno le bombe.
Ne sei proprio proprio proprio sicuro?
Io sapevo che i neutroni con l'energia giusta per la fertilizzazione
U238->Pu239 fossero solo in filiere particolari, come quelli moderati a
grafite, tipo AGR, Magnox e nei superveloci, come il superphoenix.
Anche in gravi incidenti in PWR come Three Miles Island, non si č mai
parlato di timore per rilasci di Pu, ma solo di altri radionuclidi come Cs e
I. Poi lě il doppio contenimento c'era ed ha funzionato egregiamente.
Diverso il caso di Chernobyl, a grafite e senza doppio contenimento, che ha
sparso Pu su mezza Europa.
Ciao!
 
-- 
Roberto Rosoni
<roberto...@liberoLock.it> (Remove the Lock in your replies)
 
Consultando un numero sufficiente di esperti, si puň confermare qualsiasi opinione
 

 però nelle centrali LWR la ripartizione è un pò diversa, per fortuna).
Roby quando hai fatto il corso con Sanjust (gran professore)? Io ho l'ho
fatto nell'autunno del '97
ma le cose che ho scritto me le ricordavo dal corso di Facchini "Tecnologia
dei materiali nucleari"
forse perche' l'avevo piu' fresco. Se sei dei miei anni forse ci conosciamo.
Se invece hai frequentato
ultimamente aggiornami sulla situazione del Cesnef del dopo riforma. Quanti
studenti ci sono?
C'e' ancora Caglioti?
Flavio

 C'e' ancora Caglioti?
Di tutto questo non saprei dirti nulla, mi spiace, considera anche (vedi
motivo sopra) "ho frequentato il CESNEF negli anni 81/82.
Scusandomi con il Ng per il msg pvt, saluto cordialmente
Roberto

 atomo di U238.
Questo invece lo capisco benissimo. Io...
-------------------
Elio Fabri
Dip. di Fisica "E. Fermi"
Universita' di Pisa
-------------------

 > Gianmarco
Scusate, ma proprio riguardo alla soluzione di questo problema, mi pare di
ricordare che Rubbia avesse ideato un sistema per sfruttare le scorie per la
produzione di energia, o ricordo male?

 chiamano...
MWD/t sta per MegaWattDay/ton e indica il tasso di bruciamento o burnup in
inglese. E' la quantita' di energia prodotta da una tonnellata di
combustibile. 36000 MWD/t e' un po' un valore limite e l'elemento di
combustibile e' un po' spompo, nel senso che e' stato bruciato al punto che
fa fatica a mantenere la reazione. Pertanto Roby intendeva dire che, alla
partenza del reattore tutta la potenza e' fornita dall'U-235, mentre poco
prima del ricambio del combustibile una frazione significatica della potenza
(quasi la meta') e' fornita dal bruciamento del Pu-239. Io avevo scritto
piu' o meno la stessa cosa in termini integrali parlando della energia
fornita da U-235 e Pu-239 nel ciclo di ricarica del reattore. Inoltre, come
specifica, i numeri che ha fornito, sono stati ottenuti con un calcolo
semplificato, in cui si considera il flusso neutronico costante, mentre
nella realta' e' la potenza ad essere costante e il flusso varia in virtu'
della concentrazione di fissili e di veleni. Il flusso neutronico non e' un
vero e proprio flusso (anche se si misura in neutroni/(cm^2*s)) ma e' utile
per calcolare i tassi di reazione (si tratta dell'integrale su tutto
l'angolo solido del vettore densita' di flusso neutronico). Un valore tipico
e' dell'ordine di 3*10^18 n/cm^2s.
Flavio

 (quasi la meta') e' fornita dal bruciamento del Pu-239. 
Ti ringrazio: adesso e' chiaro.
MWD ... che razza di unita' :-<
Non commento per non riaccendere la diatriba sulle unita' degli
ingegneri :)
Per non parlare poi di un dato, su un problema del genere, fornito con 5
cifre...


...

Si' hai ragione. L'unita' di misura e' strana ma ha una sua ragione
d'essere. La potenza di un reattore e' un dato noto e si misura di
solito in MW. Inoltre i reattori nucleari di solito funzionano a
tavoletta, perche' non e' conveniente ne' semplice regolarne spesso la
potenza. Pertanto un fattore di utilizzazione alto e' un indice di
buon funzionamento. Tale fattore di solito si esprime in percentuale
su base annuale oppure come FPWD (full power working days). Viene
quindi abbastanza naturale poi usare i giorni come unita' di tempo e
il MW come quella di potenza. Ad ogni modo cose di poco conto.
L'importante e' capirsi. La fregatura poi viene spesso dagli
anglosassoni. Ti assicuro che e' scomodissimo lavorare con le portate
in libbre/s oppure piedi cubi al secondo e le pressioni in psi ecc.
ecc. ecc.
Flavio

...

Mi sa che hai le idee un po' confuse. Non ci sono nei reattori barre
di grafite che si possono estrarre. Immagino che tu intenda le barre
di controllo. Quando le inserisci completamente spegni il reattore e
estraendole alimenti la reazione.
Supponiamo, come dici tu, che siamo a fine del ciclo di vita del
combustibile. Tieni fuori le barre di controllo e a un certo punto la
reazione non va avanti piu' perche' il combustibile si e' consumato e
si sono prodotti troppi veleni.
A questo punto il combustibile non brucia piu' (almeno non in maniera
apprezzabile) e gli elementi radioattivi presenti come scorie
decadono. Alcuni decadono in pochi giorni, altri in pochi mesi, altri
in pochi anni, altri in pochi milioni di anni...Come dici tu questi
decadimenti radioattivi producono calore, ma questo e' piuttosto alto
solo per pochi giorni e comunque molto inferiore a quello che si
produce con il reattore acceso.
Poi tu dici "la radioattività residua si consumi producendo calore e 
trasformando tutto l'uranio in quel che diventa dopo la fissione?"
La radioattivita' residua e' composta da radiazioni gamma, beta, alfa,
quache neutrone qua e la' ed essa, ad eccezione dei neutroni che sono
pochi, non puo' fare nulla all'uranio. Quand'anche le radiazioni
emesse potessero tramutare l'uranio "in quel che diventa dopo la
fissione" sarebbe un danno enorme perche' si passerebbe da un nuclide
debolmente radioattivo (l'uranio) ai frammenti di fissione, alcuni dei
quali sono molto radiattivi.
flavio