Newsgroup: it.discussioni.energia
Titolo: Sui trasporti di uranio alla e dalla Russia

Sono stufo di leggere castronerie (ovviamente provenienti da chi non sa
piu' cosa inventarsi per denigrare il nucleare civile), percio' faccio
una breve sintesi di come funziona grosso modo un ciclo del
"combustibile" nucleare basato sul U-235.
Una premessa: in natura puo' capitare di trovare una sostanza in una
forma direttamente utilizzabile, come acqua, gesso, rocce da
costruzione, zolfo, e questo accade con i combustibili *chimici*, ovvero
carbone, gas e petrolio.
Oppure la sostanza si trova diluita oppure legata chimicamente ad altre
sostanze, e questo accade normalmente con i metalli. In natura percio'
non trovate barre di alluminio, sbarre di ferro o cavi di rame.
Quando si parla di produzione di energia termica (e quella elettrica
derivata) si tratta abitualmente di energia di provenienza chimica (la
combustione e' un processo chimico) e quindi che utilizza tipi di
sostanze che in natura si trovano "pronti per l'uso" (una volta estratti
dalle miniere in cui si trovano).
Nel caso della energia termica prodotta dai reattori nucleari, invece
non e' in gioco un processo chimico, bensi' un processo quantistico. A
questi processi, non gliene frega niente della combustibilita' di una
sostanza, tant'e' che il carbonio (un tipico combustibile chimico) e'
invece usato come "moderatore" in ambito quantistico.
Si da' il caso che una delle sostanze da cui siamo piu' facilmente in
grado di estrarre energia di origine quantistica, e' un metallo, ovvero
l'uranio. Anzi, per essere precisi, un'isotopo particolare di questo
metallo, ovvero l'U-235. C'e' ne' sono altri, ma sono molto piu' rari.
In qualche miniera l'uranio si trova anche abbastanza concentrato, ma e'
in maggioranza U-238 ed il suo contenuto di U-235 e' molto basso.
Probabilmente, anzi, certamente, il motivo per cui l'U-235 non si trova
concentrato e' che nei milioni di anni in passato, ove lo fosse stato si
sarebbe stati in presenza di un reattore nucleare e l'uranio U-235 si e'
completamente consumato.
Quindi, per l'estrazione di U-235 abbiamo bisogno di passare attraverso
due fasi:
a) l'estrazione dell'uranio dalle miniere
b) l'estrazione dell'U-235 dall'uranio ricavato da cui sopra
In realta', per il nucleare civile non ci serve U-235 puro (per fortuna,
perche' e' un materiale con cui si fanno facilmente bombe atomiche,
anche casalinghe). Ma ci basta una concentrazione del 3-5% in rapporto
al restante U-238.
Nota: inoltre, visto che non ci interessa l'uso "chimico", ci sta bene
anche se l'uranio e' in forma di ossido di metallo. Infatti, anche se
gli atomi di uranio sono mescolati ad altri atomi, le reazioni
quantistiche possono avvenire ugualmente.
Una miniera di uranio oggi e' considerata economicamente accettabile se
il minerale contiene almeno dal 0,01% al 0,25% di ossido di uranio
(visto l'elevato peso specifico dell'uranio, possiamo considerare che
sono approssimate le concentrazioni proprio di uranio). Per fare un
paragone, la concentrazione media nella crosta terrestre (ovvero quella
superficiale su cui ci troviamo) e' intorno al 0,002%-0,004%. Questo
significa che se il prezzo dell'energia salisse di dieci volte, potete
convenientemente aprire una miniera di uranio anche nel giardino di casa
vostra (a proposito della ipotetica rarita' dell'uranio ...).
Anzi, sapevate che ci sono batteri colliformi, i citrobatteri che
possono concentrare l'uranio fino a 300 volte rispetto all'ambiente ? Se
forniamo fosfati organici, come il glicerolo-3-fosfato, ad un grammo di
questi batteri, essi assorbono ioni uranilici, incrostandosi, nel giro
di 24h, con fino a 9 grammi di cristalli di fosfati di uranile (a patto
che nell'ambiente ci sia una concentrazione sufficiente a che non venga
superato il limite di 300 in rapporto relativo).
Quindi anche l'estrazione dell'uranio dall'acqua potrebbe essere una
operazione domestica.
Inoltre le piante assorbono normalmente l'uranio dal terreno e di
conseguenza nel cibo che mangiamo, mediamente ingeriamo circa 1-2
microgrammi di uranio ogni giorno.
Torniamo alle barre di uranio per i reattori civili.
Una volta estratto l'uranio dalla miniera, ci troviamo ad avere
mediamente un 99,28% di U-238 e solo un 0,71% di U-235.
Quindi dobbiamo affrontare il punto b), ovvero aumentare la
concentrazione di U-235 ad almeno il 3%. Per farlo dobbiamo togliere
dell'U-238, in modo che in quello che resta c'e' ne' sia un po' meno,
ovvero una maggiore concentrazione di U-235.
Se prendiamo una tonnellata di uranio proveniente da una miniera, ci
troviamo dentro 992,8 kg di U-238 e 7,1 kg di U-235.
Alle centrali nucleari serve una tonnellata di uranio che sia composto
secondo la miscela: 970 kg di U-238 e 30 kg di U-235
Per sfortuna (dal punto di vista dei produttori di energia) e per
fortuna (dal punto di vista della sicurezza) l'U-235 e' chimicamente
molto simile all'U-238 (sono la stessa sostanza) e la separazione e'
molto, ma molto difficile e percio' costosa.
Attualmente, si ferma il procedimento di "concentrazione", quando
abbiamo un uranio di scarto che contiene ancora un 0,2%-0,3% di U-235.
Nota: Questo e' il "famoso" uranio impoverito (sigla usuale DU =
depleted uranium) e che ha una nomea negativa perche' usato dagli
americani sui suoi carriarmati nei proiettili perforanti. L'uranio e' un
metallo tossico (come tanti altri metalli, vedi il cadmio) e quindi
spargerlo in giro per l'ambiente, usato nei proiettili sparati, NON e'
buona cosa, ed i problemi di salute che crea non c'entrano molto con la
radioattivita', bensi' con la sua chimica velenosa.
Nell'uranio di scarto ci troviamo percio' ad avere 998 kg di U-238 e 2
kg residui di U-235. Sottolineo che questo uranio contiene meno di un
terzo dell'isotopo U-235 di quello che e' contenuto nell'uranio naturale.
Se partiamo con 993 kg di U-238 e  7 kg di U-235
per arrivare a  998 kg di U-238 e  2 kg di U-235
e ricavarci     970 kg di U-238 e 30 kg di U-235
con una serie di proporzioni arriviamo che da 1000 kg di uranio possiamo
ricavarci:
                178,6 kg di uranio al 3%
                821,4 kg di uranio al 0,2%
In altre parole, produrre 1000 kg di uranio per reattori civili ci da'
4600 kg di uranio impoverito come scarto (da 5600 kg di partenza).
L'uranio impoverito pero' ha una possibilita' di una seconda vita.
I reattori civili non sono in grado di "consumare" U-235 ed altre
sostanze fissili. Nella costruzione di questi reattori non ci sono
meccanismi intrinseci che permettano di controllare una reazione
nucleare a catena del tipo che viene avviata in presenza di U-235 ad
alta concentrazione. Il reattore "fonderebbe" in una colata (tipo
Chernobyl). Per fare un paragone "chimico", e' come riempire di alcool
una stufa a legna ...
D'altra parte, lo smantellamenteo dell'armamento nucleare (come sta
avvenendo in Russia) produce come sottoprodotto U-235 puro o quasi,
oltre ad altre sostanze fissili (come il plutonio 239).
I russi si trovano di fronte ad un duplice problema:
1) smaltire U-235, che se finisce nelle mani sbagliate puo' essere usato
per fare anche semplici bombe atomiche (alla porta di qualsiasi fisico
od ingegnere nucleare)
2) di non potere usare l'U-235 direttamente in tradizionali reattori
nucleari, e quindi di doverlo "diluire" in qualche modo.
Una soluzione molto semplice per risolvere, in un colpo solo, ambedue i
problemi e' prendere l'uranio impoverito di scarto dalla produzione di
barre di combustibile e aggiungerci 28 kg di U-235, proveniente dalle
testate nucleari, per ogni tonnellata di uranio impoverito (DU).
La miscela che ne' viene fuori, oltre ad essere uranio con un 3% di
U-235, esattamente quello che ci serve per i reattori civili, e' anche
una miscela in cui l'U-235 e' diluiti in modo "bastardo" con tanto U-238
che, come gia' ricordate, sono difficile da separare uno dall'altro e
quindi la produzione nuovamente di armi nucleari a partire da questo
U-235 "mescolato" e' fuori dalla portata di comuni terroristici. E se
leggete i giornali, saprete che anche intere nazioni, come la Corea del
Nord e l'Iran, fanno estrema fatica a ricavarsi U-235 concentrato
(probabilmente gli costa meno acquistarlo dalla Russia ?).
Ora, guardiamo la situazione. Abbiamo i francesi, che hanno preso la
scelta di trattare direttamente l'uranio per prodursi le barre di uranio
per le loro centrali, che si trovano ad avere tonnellate e tonnellate di
uranio impoverito. Dall'altra parte abbiamo i russi, con tanto U-235 a
cui farebbe tanto comodo avere quell'uranio impoverito.
Qui abbiamo due possibili mercati:
I) I francesi "vendono" l'uranio impoverito ai russi, che se lo
mescolano con l'abbondante U-235 che hanno ricavato dallo smantellamento
delle loro bombe nucleari, e poi se lo consumano nei propri reattori civili
II) I francesi acquistano U-235 dai russi, da usarlo per produrre barre
di uranio a partire dall'uranio impoverito. In un mondo "razionale"
sarebbe la cosa piu' logica spedire queste poche centinaia di chili di
U-235 in Francia, ove poi se lo mescolano con il loro uranio impoverito
per produrre barre di uranio per i reattori civili.
Ma spedire in giro U-235 in un mondo pieno di guerra fondai e terroristi
non e' molto saggio.
Percio', e' piu' sicura la scelta dei francesi di spedire uranio
impoverito in Russia (anche se si tratta di "tonnellate" e "tonnellate"
di materiale), farci "inglobare" l'U-235 occorrente e poi riprendersi
l'uranio arricchito ottenuto, che cosi' non fa piu' gola ad eventuali
terroristi quanto lo farebbe U-235 puro o quasi.
E ecco spiegato il mistero di questo viaggi di uranio da e per la
Francia. O del perche' la Francia vendesse uranio impoverito alla
Russia. Non si tratta di rifiuti (affermazione che e' ormai una mania
dell'ignoranza anti-nucleare), ma in ambedue i casi servono a produrre
energia elettrica dai reattori nucleari civili.
I lettori piu' acuti avranno anche ricavato un corollario. In passato il
maggiore incentivo all'utilizzo della produzione di energia elettrica da
nucleare e' stata la "necessita'" di smaltire "IN MODO PRODUTTIVO" dei
residui dell'industria dell'armamento nucleare. Ecco, ad esempio,
un'altro motivo per la Francia ad impegnarsi in un programma nucleare
civile cosi' esteso. Pero' questo non significa affatto che l'energia
nucleare civile "dipenda" dall'industria  degli armamenti nucleari.
Una nazione priva di armi nucleari puo' trarre vantaggio dal nucleare
civile. Mentre non il viceversa non corrisponde. Ovvero chi ha armamenti
nucleari CI RIMETTE a non avere un programma nucleare civile.
Per fare due esempi:
Francia - senza nucleare civile, perderebbe alcuni facili e convenienti
vantaggi ottenibili dai sottoprodotti dell'industria dell'armamento nucleare
Giappone - senza alcun armamento nucleare, trae ugualmente vasti ed ampi
vantaggi da un programma nucleare civile
E' un po' il tipo di confusione che fanno i giornalisti intorno ad
hacker e pirata informatico: un pirata informatico, per definizione, e'
anche un hacker, ma un hacker, non e' detto per forza che sia un pirata
informatico. Oppure, per andare in tempi storici: un pirata e' per
definizione anche un marinaio, ma un marinaio non e' detto che sia per
forza un pirata.
-- 
Roberto Deboni
[Messaggio Usenet via Tiscali su 
text.giganews.com
. Se leggete via Web
il sottoscritto informa che non conosce o partecipa al sito/forum Web.]

 C'e' ne' sono altri
E che cazzo! ;)
-- 
Saluti, Kap - 
www.lordkap.it
 - ¥'s Fan #01 - 
www.pianetalibri.com
 - VCC
La coscienza è un Dio per tutti i mortali. - Menandro

 E che cazzo! ;)
Lo fa apposta per vedere se qualcuno li legge, i suoi post :) 

 Lo fa apposta per vedere se qualcuno li legge, i suoi post :)
Ma LOL! ;)
-- 
Saluti, Kap - 
www.lordkap.it
 - ¥'s Fan #01 - 
www.pianetalibri.com
 - VCC
La pittura è una professione da cieco: uno non dipinge ciò che vede, ma
ciò che sente, ciò che dice a se stesso riguardo a ciò che ha visto.
Pablo Picasso

 al restante U-238.
Basta anche la concentrazione naturale, ovvero circa il 7 per mille, se si
adotta la tecnologia canadese (CANDU - Canadian deuterium uranium) ad acqua
pesante (appunto deuterio), come quella che l' Ansaldo di Genova ha
contribuito a costruire in Romania.
http://www.aecl.ca/Reactors/CANDU6/CANDU6-Units/Cernavoda.htm
Non solo questo evita la necessità degli impianti di arricchimento (così
delicati dal punto di vista politico), ma i Candu hanno anche altre
interessanti proprietà, in particolare per un Paese che non ha nucleare come
l' Italia, ma che almeno a parole intende rientrarci. Primo, oltre ad essere
ultra sviluppati e noti (non solo in Canada ma in mezzo mondo, con un 
eccellente record di progetti completati in tempo e dentro il bugdet 
previsto), sono più semplici dal punto di vista strutturale/siderurgico e 
hanno taglie più
modeste dei giganteschi EPR (650-900 MWe contro i 1600 MWe della tecnologia
francese), hanno caratteristiche più spinte di modularità e non necessitando
dell' arricchimento dell' uranio, sfruttano meglio il combustibile uranio,
rendendo irrilevante la necessità del riciclo dle combustibile e il problema
dell' uranio depleto/impoverito; per contro, occorre ovviamente produrre l'
acqua pesante, ma questo non è tipicamente un processo di tipo "nucleare"

 vantaggi da un programma nucleare civile
Faccio inoltre notare a proposito dei Candu che questa tecnologia � cos� pi� 
efficiente dei LWR che di fatto non necessita del riciclo del combustibile 
radioattivo, a parit� di kg di uranio naturale di partenza