SCORIE NUCLEARI 3: Plutonio 238

L’energia nucleare attualmente si basa sulla fissione dell’uranio 235 e in parte del plutonio 239.
Il nucleo di uranio 235 assorbe neutroni. Nel caso di neutroni lenti, cioè in reattori nucleari normali, questo ha due conseguenze diverse: Nel 82% dei casi il nucleo dell’uranio 236 che è nato con l’assorbimento del neutrone, si spacca in due. Nel resto dei casi, cioè nel 18%, il nucleo dell’uranio 236 si libera della sua energia di eccitazione con l’emissione di raggi gamma. In questi casi resta uranio 236, senza spaccarsi.
L’uranio 236 è abbastanza stabile, fa un decadimento alfa con una semivita di 23,4 milioni di anni. Non è fissile. Può assorbire un altro neutrone e trasformarsi in uranio 237. Questo decade con una semivita di 6,75 giorni in nettunio 237. Il decadimento consiste nell’emissione di un elettrone e di un antineutrino, è un decadimento beta meno.
Nei reattori nucleari attuali il nettunio 237 nasce anche da un altro processo: Un nucleo di uranio 238, colpito da un neutrone veloce, può emettere due neutroni e trasformarsi in uranio 237. Da lì in poi come sopra.
Il nettunio 237 si trova nelle scorie nucleari, negli elementi di combustibile esauriti. E’ tra le scorie più longeve e pericolose, semivita 2,144 milioni di anni. Ha la tendenza di migrare facilmente. Fa in tutto 11 decadimenti, qualcuno del tipo beta meno, la maggioranza del tipo alfa. Per il primo milione di anni la sua quantità nelle scorie nucleari resta costante. Quello che manca a cause del decadimento radioattivo, viene integrato dal decadimento alfa dell’americio 241, che si trasforma in nettunio 237.
Il nettunio 237 è fissile, cioè può spaccarsi in due dopo l’assorbimento di un neutrone termico (cioè lento), però solo nel 0,011% dei casi. Insignificante.
Il nettunio 237 trova un applicazione: Può essere separato dal resto delle scorie nucleari con processi chimici e esposto nuovamente a neutroni lenti, all’interno di un reattore nucleare. Nasce il nettunio 238, che con una semivita di 2,117 giorni decade in plutonio 238.
Il plutonio 238 non è fissile, può essere trattato in quantità notevoli senza incorrere in un rischio di reazione a catena, ma è talmente radioattivo (alfa, semivita 87,74 anni) che il calore sviluppato lo porta a una temperatura di molte centinaia di gradi. Il plutonio 238 è una delle sostanza più tossiche conosciute.
Il calore sviluppato dalla sua radioattività viene sfruttato per la generazione di energia elettrica con termocoppie. Queste batterie si chiamano RTG (Radioisotope Thermal Generator). 1 grammo di plutonio 238 sviluppa 0,5 W di energia termica. Spirit e Opportunity, i due veicoli su marte, hanno a bordo ciascuna 16 grammi di plutonio 238 per tenersi caldi.
Per missioni di sonde spaziali che vanno lontane dal sole i RTG sono l’unico tipo di sorgente di energia che funziona a lungo termine. La Nasa li ha usati in 23 missioni. In ciascuna delle sonde si trova qualche diecina di kg di plutonio 238. La sonda Cassini Huygens, che è andata intorno a Saturno contiene (solo nella sonda Cassini) 32 kg di plutonio 238.
La fallita missione Apollo 13 ha avuto come conseguenza che una batteria al plutonio 238 è andata a finire nell’oceano pacifico meridionale. Finora è ermetica.
In passato batterie al plutonio 238 sono state usate per pacemaker. Questo adesso è proibito.
Nell’Unione Sovietica è successo che batterie radioattive dismesse sono state private degli involucri protettivi da “cacciatori di metalli”, che non sapevano niente della pericolosità della radioattività. La gente sul posto racconta che i ladri sono morti. C’è qualche ombra sulla sicurezza dello stoccaggio delle scorie radioattive.

Elmar Pfletschinger

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35 pensieri su “SCORIE NUCLEARI 3: Plutonio 238

  1. Stiamo ragionando sulla possibilità di aprire un’altra agina chiamata proprio “energie”…

    intanto vi preannuncio che nia a breve pur rimanendo ugalue graicamente a come è oggi, si sposterà d’indirizzo su altervista perchè vi sn maggiori servizi.aprirò più avanti un articolo apposito.

    Simon

      (Quote)  (Reply)

  2. paolo :
    io invece vorrei che Elmar scrivesse un articolo sulla fusione fredda e sugli ultimi interessanti esperimenti.
    per esempio vedi bella intervista al Professor Iorio qui: http://www.automiribelli.org/?tag=fusione-fredda
    a nessun altro interessa:-)?

    non scrivo sulla fusione fredda.

    Per la fusione nucleare esistono metodi matematici precisi, sviluppati per la bomba termonucleare. E poi usati per la fusione calda (T(d,n)he4 neig Takomak. Esiste nache la metodogia per calcolare l’effetto schermante degli elettroni nei metalli pesanti che riduce la repulsione elttrostica tra i nuclei. Uno può calcolare come vuole, manca almeno un fattore 100.

    I sostenitori della fusione fredda sono molto euforici, ma nessuno ha mai pubblicato un calcolo per dimostrare che funzioni.

    Io non ci credo. I “risultati” ottenuti a Frascati sono viziati da gravi errori sistematici.

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  3. yepp :
    Per quanto mi riguarda trovo questi articoli estremamente interessanti e , anche se OT , spero di continuare a leggerli per lungo tempo in quanto è difficile trovare nella rete articoli in italiano così chiari e comprensibili. Complimenti , continuate così

    Sono assolutamente d’accordo

      (Quote)  (Reply)

  4. elmar :

    paolo :
    io invece vorrei che Elmar scrivesse un articolo sulla fusione fredda e sugli ultimi interessanti esperimenti.
    per esempio vedi bella intervista al Professor Iorio qui: http://www.automiribelli.org/?tag=fusione-fredda
    a nessun altro interessa:-)?

    non scrivo sulla fusione fredda.
    Per la fusione nucleare esistono metodi matematici precisi, sviluppati per la bomba termonucleare. E poi usati per la fusione calda (T(d,n)he4 neig Takomak. Esiste nache la metodogia per calcolare l’effetto schermante degli elettroni nei metalli pesanti che riduce la repulsione elttrostica tra i nuclei. Uno può calcolare come vuole, manca almeno un fattore 100.
    I sostenitori della fusione fredda sono molto euforici, ma nessuno ha mai pubblicato un calcolo per dimostrare che funzioni.
    Io non ci credo. I “risultati” ottenuti a Frascati sono viziati da gravi errori sistematici.

    Puoi precisare sui risultati di Frascati? mi pare una cosa molto interessante

      (Quote)  (Reply)

  5. vedo che la mia “provocazione” di stamattina ha smosso un po’ le acque! Anche io sarei contentissimo di continuare a leggere articoli di fisica nucleare di elmar! Guai se dovesse succedere che smettesse di scrivere.
    Però concordo che una sezione “energia”, dove si possono raccogliere i suoi articoli e molti altri interessanti riguardo le energie alternative sarebbe proprio “da fa!”

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  6. @karlo
    “risultati” di frascati

    sono stati eseguiti esperimenti di fusione fredda D + D (Deuterio + Deuterio) ed è stato dimostrato che il contenuto di elio 4 nell’ambiente durante l’esperimento è aumentato.

    Errori: Dalla fusione D+D non nasce elio 4. l’elio 4 non ha livelli eccitati idonei. Non esiste meccanismo a portare via l’energia in eccesso.

    La reazione D + D può andare in due modi:

    D(D,n)He3 oppure D(d,p)T. Nella prima reazione è il neutrone, nella seconda il protone a portare via l’eccesso di energia.

    La nascita di elio nell’ambiente a Frascati è normalissima. Frascati è zona vulcanica con un contenuto di Radon 222 nell’aria notevole. Pobabilmente i decadimenti del radon 222, che è un decadimento alfa e quindi produce He4, possono arrivare a 30000 al secondo al metro cubo.

    Nelle zone più “sane”, cioè con fondo calcareo nell’ediliza nuova, con attenzione ai materiali di costruzione (escludendo per esempio graniti)si riesce a stare sotto 200 decadimenti al secondi al metro cubo. 200 Bq al metro cubo è l’attuale limite di legge per edilizia nuova. Per edifici vecchi vale un limite di 400 Bq al metro cubo.

    A Arcetri (Firenze), all’osservatorio astronomico, c’è una “camera di Wilson continua”. In questa camera di Wilson si “vedono” le particelle ad alta energia, lasciano una traccia di nebbia. Ci sono tracce lunghe e sottili, che sono elettroni, da decadimenti beta e ci sono tracce corte (5 – 6 cm) grasse che sono fatte da particelle alfa da decadimenti del radon 222. Ce ne sono in continuo.

      (Quote)  (Reply)

  7. gentile Elmar io però avevo postato un bel video non di un ciarlatano ma di un tuo collega. magari non pubblicano nulla perchè nessuno li finanzia e nessuno gli permette di pubblicare.facci almeno sapere cosa ne pensi del video
    ciao
    paolo

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  8. ps poi non capisco la logicità di questa tua posizione: se non vedo un’equazione ch descrive il fenomeno non prendo in considerazione il fenomeno. è un atteggiamento da robot.
    se gli ipotetetici scopritori non sono in grado di spiegare matematicamente ciò che hanno prodotto allora non hanno prodotto nulla??se la comunità scientifica accettasse di INTERESSARSI al problema magari il modello matematico slaterebbe anche fuori.

      (Quote)  (Reply)

  9. paolo :
    ps poi non capisco la logicità di questa tua posizione: se non vedo un’equazione ch descrive il fenomeno non prendo in considerazione il fenomeno. è un atteggiamento da robot.
    se gli ipotetetici scopritori non sono in grado di spiegare matematicamente ciò che hanno prodotto allora non hanno prodotto nulla??se la comunità scientifica accettasse di INTERESSARSI al problema magari il modello matematico slaterebbe anche fuori.

    non avrei detto che sono un robot, ma un uomo primitivo sì. Primitivo perchè applico il criterio di Galileo Galilei e basta. Un difetto di riproducibilità è serio. Siamo a 21 anni dalla Pubblicazione di Fleischmann e Pons ma la riprodicibilità manca e anche la descrizione teorica manca. La comunità scientifica se ne era interessata, poi ha smesso. Anch io.

      (Quote)  (Reply)

  10. elmar :

    Tuvok :

    http://swift.gsfc.nasa.gov/docs/swift/archive/grb_table/

    Il lavoro di cui mi hai mandato il link è stato eseguito con un acceleratore al di sopra del livello Gamov.
    E’ un problema normale: Gli acceleratori lavorano a energie molto più alte di quelle necessarie per le reazioni termonucleari nelle stelle.
    A Energie alte l’emissione di particello (protoni) è dominante rispetto alla deecitazione con l’emissione di raggi gamma.
    Il livello 10432 kev, che è l’unico che coincide con la finestra Gamov a 160 milioni di gradi, è un 2+. Lo stato fondamentale dell’azoto 14 è 1+. La transizione gamma è “permessa”.
    Sono convinto che l’unica possibilità di studiare la C12(D,gamma)N14 è sotto il Gran Sasso.

    Capito! Tra parentesi il livello 2+ non appariva, ma i valori di energia di eccitazione mi parevano allineati…
    Una curiosità… (spero di non annoiare i partecipanti al forum… ditemi se è così che smetto)… Anche il ciclo del carbonio di Bethe (scienziato che dovrebbe essere noto qui in NIA) il decadimento di N13 in C13 + e+ si verifica solo se le enrgie di eccitazione sono “giuste” ?

      (Quote)  (Reply)

  11. @tovuk

    Il decadimento beta del N13 si verifica comunque, soprattutto dal livello base del N13. Però è pensabile che dal livello eccitato raggiunto dal C12 + p del N13 venga espulso un protone e il nucleo ritorna ad essere un C12 come prima. Se si tratta di un espulsione dal livello eccitato o di un'”elastic scattering” si capisce dalla distribuzione angolare dei protoni nell’esperimento eseguito con un acceleratore.

      (Quote)  (Reply)

  12. io premettendo che sono assolutamente ignorante in materia ritengo comunque che parlare di energia atomica (mentre seduti in poltrona osserviamo cosa sta succedendo al nostro sole)sia comunque interessante visto che fra un tot di anni (non molti)sara’ la nostra unica(a meno di sensazionali nuove scoperte…) fonte di energia…un saluto a tutti ..grandi come sempre…

      (Quote)  (Reply)

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