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

35 pensieri su “SCORIE NUCLEARI 3: Plutonio 238

  1. Ciao a tutti,
    non voglio essere assolutamente polemico, ritengo che gli articoli di Elmar siano realmente interessanti,chiarificanti e degni di ogni rispetto…
    Ma mi chiedo che cosa hanno a cheffare con Nia, il sole, il clima, il meteo… Ossia con gli argomenti di cui si dovrebbe occupare quotidianamente questo forum.
    Ho letto finora tutti i suoi articoli con estremo interesse, ma secondo me distolgono l’attenzione dei lettori sul vero “tema caldo” di questo forum, ossia il sole e i cambiamenti climatici a lui correlati…
    Forse bisognerebbe aprire una nuova sezione del forum per questi discorsi.
    A parte questo, complimenti Elmar. Ancora una volta ottimo articolo.

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  2. lorenzo :
    Ciao a tutti,
    non voglio essere assolutamente polemico, ritengo che gli articoli di Elmar siano realmente interessanti,chiarificanti e degni di ogni rispetto…
    Ma mi chiedo che cosa hanno a cheffare con Nia, il sole, il clima, il meteo… Ossia con gli argomenti di cui si dovrebbe occupare quotidianamente questo forum.
    Ho letto finora tutti i suoi articoli con estremo interesse, ma secondo me distolgono l’attenzione dei lettori sul vero “tema caldo” di questo forum, ossia il sole e i cambiamenti climatici a lui correlati…
    Forse bisognerebbe aprire una nuova sezione del forum per questi discorsi.
    A parte questo, complimenti Elmar. Ancora una volta ottimo articolo.

    sono d’accordo. I miei articoli sono OT.

    Ma li metto lo stesso, con i dovuti consensi. L’AGW è un motivo pricipale per i sostenitori dell’energia nucleare. Sono contento di aver trovato questo sito che pubblica le cose che i sostenitori non dicono mai. Ci tengo a specificare che dico unicamente cose che sono disposto a sostenere a livello scientifico.

    L’altro argomento è che, anche se il clima è l’argomento prinicpale, l’allargamento degli argomenti fa bene all’interesse e alla diffusione.

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  3. 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

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  4. lorenzo :

    Ciao a tutti,
    non voglio essere assolutamente polemico, ritengo che gli articoli di Elmar siano realmente interessanti,chiarificanti e degni di ogni rispetto…
    Ma mi chiedo che cosa hanno a cheffare con Nia, il sole, il clima, il meteo… Ossia con gli argomenti di cui si dovrebbe occupare quotidianamente questo forum.
    Ho letto finora tutti i suoi articoli con estremo interesse, ma secondo me distolgono l’attenzione dei lettori sul vero “tema caldo” di questo forum, ossia il sole e i cambiamenti climatici a lui correlati…
    Forse bisognerebbe aprire una nuova sezione del forum per questi discorsi.
    A parte questo, complimenti Elmar. Ancora una volta ottimo articolo.

    Lorenzo Nia ha un tema centrale, ma si pone anche come fonte di informazione scientifica, la scienza ha sempre un nesso tra l’una e l’altra cosa, l’importante è sapere, che poi è la fonte delle intuizioni, sapere come funziona e cosa significhi avere una centrale atomica è molto importante per il futuro di tutti,sopratutto se veramente andiamo verso un periodo freddo allora molti approfitteranno della difficile situaizone per vender per buona una centrale atomica, e poi credo che ci siano molte correlazioni tra sole clima e ed energie nucleari, non dimentichiamoci che il sole è una mega centrale nucleare… Molti cambiamenti climatici possono dipendere anche da uno smaltimento sbagliato di un certo tipo di scoria.. anche perchè se il petrolio inquina , ora scopro che in confronto alle scorie nucleari è un’ineszia…
    Abbiamo la fortuna di avere buona informazione e anche di poter chiedere spiegazioni, non capita spesso e non si sa per quanto ancora sarà così semplice, quindi approfittiamone.
    ciao

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  5. Elmar, continua pure a mandare questi articoli che troveranno sempre posto…

    per Lorenzo: ti hanno già risposto a sufficienza gli altri… 😉

    Simon

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  6. In questo momento il petrolio è notevolmente inquinante, soprattutto enl golfo del messico. Ma tra qualche anno non ce ne sarà più traccia. Se inquniamo il mondo con scorie nucleari le traccie ci saranno abbondantemente ancora dopo più di centomila anni.

    Ho finito di scrivere sull’energia nucleare. Pensavo di scrivere un’articolo sul C14, sulla dipendenza dalle particelle ad alta energia che vengono dal cosmo, sulla dipendenza di questi fenomeni dall’attività solare.

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  7. elmar :

    In questo momento il petrolio è notevolmente inquinante, soprattutto enl golfo del messico. Ma tra qualche anno non ce ne sarà più traccia. Se inquniamo il mondo con scorie nucleari le traccie ci saranno abbondantemente ancora dopo più di centomila anni.

    Ho finito di scrivere sull’energia nucleare. Pensavo di scrivere un’articolo sul C14, sulla dipendenza dalle particelle ad alta energia che vengono dal cosmo, sulla dipendenza di questi fenomeni dall’attività solare.

    Scrivi scrivi… 😉

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  8. Colgo l’occasione per manifestare pubblicamente la stima e l’ammirazzione per Elmar!!! I tuoi articoli sono sempre comprensibili e ben scritti, GRAZIE, molte cose non le sapevo!!!
    Vista la tua competenza in materia potresti affrontare anche il tema della fusione nucleare per produrre energia!!!
    ALE

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  9. ALE :

    Colgo l’occasione per manifestare pubblicamente la stima e l’ammirazzione per Elmar!!! I tuoi articoli sono sempre comprensibili e ben scritti, GRAZIE, molte cose non le sapevo!!!
    Vista la tua competenza in materia potresti affrontare anche il tema della fusione nucleare per produrre energia!!!
    ALE

    Ciao Ale, domani è il 4 luglio…sarebbe bello che scrivessi 2 righe riassuntive sulla situazione solare, proprio 2 rghe al volo dmandarmi entro sera…

    simon

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  10. Salve tutti.piccolo ot. Ma questa benedetta 1084 di che ciclo è? Sembrava chiaramente del 25 all’inizio vista la polarità invertita.Ma ora che fa? Sembra quasi che la polarità ridiventi da ciclo 24. curioso

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  11. He he … Lo sapevo per prima o poi avresti toccato l’argomento RTG…

    Purtroppo l’ex unione sovietica ha impestato i mari polari di boe alimentate con le termopile …. qualcuna e’ stata ritirata, qualcuna e’ ancora li (in ambiente marino… non oso pensare la corrosione a che punto sia arrivata…)

    Ciao
    Luca

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  12. Effettivamente gli argomenti si stanno intrecciando un po’
    Proposta: se l’interesse c’è davvero si potrebbe aggiungere la sezione “Energia”, solo per fare ordine …

    @Elmar
    Questa è un interessante ricerca sperimentale sui livelli eccitati di azoto14 prodotti da reazioni tra C12 e protoni o deuteroni
    http://scholarship.rice.edu/bitstream/handle/1911/18320/3079754.PDF?sequence=1
    Si vede apparire il livello eccitato a 10.44 MeV ma non si fa riferimento ai gamma

    qui invece la home page NASA dei rilevamenti gamma – tra cui quelli di swift (satellite in gran parte di ideazione Italiana) che annusa i gamma burst da qualche anno
    http://swift.gsfc.nasa.gov/docs/swift/archive/grb_table/

      (Quote)  (Reply)

  13. Elmar per favore continua a scrivere.

    Per esempio:

    Come e’ la situazione dello stoccaggio delle scorie attuali. Dove i vari paesi le hanno messe attualmente e dome pensano di metterle definitivamente i vari governi.

    Come e’ la situazione nell’ex unione sovietica. Fra esplosioni nucleari, rifiuti nucleari, chimici e batteriologici, ne hanno fatto di casino. Quanto sono inquinati quei paesi?

    Come si trattano e riprocessano le scorie dopo che sono state tolte dal reattore?

    Come fai a sapere che la batteria dell’apollo 13 che e’ caduta nel pacifico tiene, e perche’ non vanno a ripescarla? Se si apre che succede?

    Asimov sosteneva che la sua unica “idea” scientifica e’ stata che il C14 che proviene dallo spazio entra nella catena alimentare tramite le piante ed e’ causa di tumori.
    E’ vero che causa tumori?

    Grazie

    Beppe

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  14. per me mi state faccendo troppi complimenti. sono lusinghato, ma non è giusto. La fisica nucleare era il mio mestiere e quindi è facile fare un figurone fuori dall’ambiente.

      (Quote)  (Reply)

  15. Tuvok :
    Effettivamente gli argomenti si stanno intrecciando un po’
    Proposta: se l’interesse c’è davvero si potrebbe aggiungere la sezione “Energia”, solo per fare ordine …
    @Elmar
    Questa è un interessante ricerca sperimentale sui livelli eccitati di azoto14 prodotti da reazioni tra C12 e protoni o deuteroni
    http://scholarship.rice.edu/bitstream/handle/1911/18320/3079754.PDF?sequence=1
    Si vede apparire il livello eccitato a 10.44 MeV ma non si fa riferimento ai gamma
    qui invece la home page NASA dei rilevamenti gamma – tra cui quelli di swift (satellite in gran parte di ideazione Italiana) che annusa i gamma burst da qualche anno
    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.

      (Quote)  (Reply)

  16. mistral-101 :
    Elmar per favore continua a scrivere.
    Per esempio:
    Come e’ la situazione dello stoccaggio delle scorie attuali. Dove i vari paesi le hanno messe attualmente e dome pensano di metterle definitivamente i vari governi.
    Come e’ la situazione nell’ex unione sovietica. Fra esplosioni nucleari, rifiuti nucleari, chimici e batteriologici, ne hanno fatto di casino. Quanto sono inquinati quei paesi?
    Come si trattano e riprocessano le scorie dopo che sono state tolte dal reattore?
    Come fai a sapere che la batteria dell’apollo 13 che e’ caduta nel pacifico tiene, e perche’ non vanno a ripescarla? Se si apre che succede?
    Asimov sosteneva che la sua unica “idea” scientifica e’ stata che il C14 che proviene dallo spazio entra nella catena alimentare tramite le piante ed e’ causa di tumori.
    E’ vero che causa tumori?
    Grazie
    Beppe

    Credo che la batteria dell’apollo 13 sia troppo in fondo per essere ripescata. Penso che non si apra.

    Gli americani hanno imballato questo tipo di batteria molto bene. Una ha sopravvissuto un lancio fallito. E’ stata ricuperata e riusata.

    La cosa con io non andavo d’accordo per niente era la Cassini Haygens. Non abbiamo vettori che possono arrivare a Saturno o oltre. Quindi ci vogliono una serie di “fly by”. La Cassini Huygens è partita verso l’interno del sistema solare, ha fatto un fly by a venere. Ha fatto un’ellisse enorme e un secondo fly by a venere. Il terzo fly by l’ha fatto a 800 km dalla superficie terrestre. Questo secondo me era criminale. Se per un errore di manovra fosse passata a 80 km e non a 800, avremmo avuto 32 kg di plutonio 238 dispersi nell’atmosfera.

    Occorre tenere presente che la NASA ha sabagliato una missione su marte perchè hanno fatto confusione tra centimetri e pollici.

      (Quote)  (Reply)

  17. mistral-101 :
    Elmar per favore continua a scrivere.
    Per esempio:
    Come e’ la situazione dello stoccaggio delle scorie attuali. Dove i vari paesi le hanno messe attualmente e dome pensano di metterle definitivamente i vari governi.
    Come e’ la situazione nell’ex unione sovietica. Fra esplosioni nucleari, rifiuti nucleari, chimici e batteriologici, ne hanno fatto di casino. Quanto sono inquinati quei paesi?
    Come si trattano e riprocessano le scorie dopo che sono state tolte dal reattore?
    Come fai a sapere che la batteria dell’apollo 13 che e’ caduta nel pacifico tiene, e perche’ non vanno a ripescarla? Se si apre che succede?
    Asimov sosteneva che la sua unica “idea” scientifica e’ stata che il C14 che proviene dallo spazio entra nella catena alimentare tramite le piante ed e’ causa di tumori.
    E’ vero che causa tumori?
    Grazie
    Beppe

    Non so come sono stoccate le scorie attualmente. Tutto provvisorio. Ma si ritiene che soluzioni ingegneristiche tengano per 1000 anni. Per me il problema attuale sono i terroristi.

    La rilavorazione delle scorie:

    E’ un’industria chimica in cui tutto diventa radioattivo e dove praticamente non si può accedere. Gli americani hanno smesso di farlo. Il nettunio 237, necessario per la produzione delle batteria, lo comprano in Russia.

    Sembra che in Russia, negli Urali, sia successo un incidente in un impianto di rilavorazione di scorie che ha liberato nell’ambiente una quantità di radioattività superiore a quella dell’incidente di Cernobil. Ma era in montagna e non c’era il vento a portarla in giro.

    Isaac Asimo ha formulato l’ipotesi, molto accattivante, che la radioattività naturale, sopratutto quella del potassio 40 (4000 decadimenti al secondo in un corpo umano) sia la causa per la formazione di mutazioni che sono all’origine dell’evoluzione. Questa radioattività è comunque causa di tumori “naturali”.

    In confronto la radioattività del C14 è trascurbile (0,01 mSv/anno per l’uomo). Il potassio è causa di 0,39 mSv/anno.

    Il radon 222 è più problematico.

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