Un resoconto sul nucleare I e II parte (PPT)
III Parte : IL DISASTRO DI FUKUSHIMA
Prima di parlare di Fukushima mi pare opportuno mettere in luce le differenze di questi accadimenti con l’incidente di Chernobyl del quale, proprio pochi giorni fa, il 26 Aprile 2020, se ne è festeggiato il 34° anniversario.
Queste immagini provengono dall’agenzia internazionale dell’energia atomica.
Chernobyl 25 anni – 25 storie
Esistono dei rapporti (effettuati in collaborazione tra IAEA e WHO) della Commissione Scientifica delle Nazioni Unite sugli Effetti delle radiazioni atomiche che concludono con certezza che almeno 4000 persone sono morte prematuramente negli anni immediatamente successivi al 1986 a causa della loro esposizione alle radiazioni.
UNSCEAR
Summary report of the Chernobyl Forum
Torniamo all’incidente di Chernobyl:
L’incidente avvenne nella centrale URSS di Chernobyl (oggi Ucraina, al confine con la Bielorussia) la notte del 26 aprile. Durante un test, furono violate tutte le norme di sicurezza, causando un incontrollato aumento di potenza e dunque di temperatura del nocciolo. L’aumento di temperatura può provocare bolle di vapore che incrementano le fissioni (per il feedback negativo tipico dei reattori di tipo RBMK). Inoltre le barre di controllo in carbonato di boro avevano delle estensioni in grafite che invece di assorbire neutroni incrementarono la reazione).
Gli operatori disattivarono il sistema di sicurezza per il test (proibito dai manuali operativi dell’impianto) ed estrassero completamente praticamente tutte le barre di controllo. Ci fu un eccesso di acqua (leggera) e ulteriore calo di potenza. Durante il test, furono pure spente le pompe dell’acqua. Alla fine del test la potenza crebbe enormemente causando appunto vapore, bolle, e aumento di temperatura. I canali deformati non permisero la discesa delle barre di controllo.
L’altissima temperatura provocò la scissione di idrogeno e ossigeno dell’acqua di raffreddamento e l’idrogeno (ricordate l’incidente del dirigibile Hindenburg?), al contatto con l’aria provocò una fortissima esplosione e l’incendio della grafite.
Il tetto del reattore fu scoperchiato e una nube radioattività si sprigionò. La contaminazione interessò praticamente tutta l’Europa. Il livello di radiazioni nei pressi del reattore raggiunse i 200 Sv/h e almeno 28 persone morirono in pochi giorni (vigili del fuoco, operatori della centrale). Circa 240 000 persone si trovarono in un raggio di 30 km e furono evacuate.
Il rilascio di materiali radioattivi di Chernobyl fu circa 50 volte superiore e molto più esteso rispetto a Hiroshima e Nagasaki (bombe detonate a 500-600 m di quota, prodotto prevalentemente 134Cs).
Chernobyl: oltre 50 milioni di Curie complessivi, di cui:
133Xe (emivita o tempo di dimezzamento 5 giorni) = 45 milioni di Ci (Curie)
131I (emivita 8 giorni) = 7 milioni di Ci
134Cs (emivita 2 anni) e 137Cs (emivita 30 anni) = 1 milione di Ci
ISOTOPI di iodio 53, cesio 55 e xeno 54; così come Deuterio e Trizio isotopi dell’idrogeno.
Capito perché si da lo iodio
Attività del radionuclide:
Bequerel: disintegrazioni al secondo
Curie: attività di 1 grammo di 226Radio
1 Ci = 37 miliardi di Becquerel = 37 GBq
UNITA’ DI MISURA
L’unità di misura della dose assorbita è il Gray simbolo Gy):
1 Gray(Gy) = 1 Joule (J) assorbito da 1 chilogrammo (Kg) di materia
Per tener conto degli effetti biologici delle dosi assorbite si è introdotto il concetto di dose equivalente, che tiene conto del danno prodotto dai vari tipi di radiazione ionizzante a parità di dose.
L’unità di misura della dose equivalente è il Sievert (Sv) : a titolo d’esempio
per radiazioni gamma e beta 1 Gy = 1 Sv
per radiazioni alfa 1 Gy dà luogo ad una dose equivalente di 20 Sv
Di uso più comune è il milliSievert (mSv)
L’effetto biologico della radioattività è dovuto in massima parte alle proprietà ionizzanti: distruggendo i legami fra molecole, le radiazioni danneggiano le cellule generando radicali liberi. Ma soprattutto alterano le grandi macromolecole del DNA e dell’RNA, causando danni somatici e genetici; tale effetto è prodotto principalmente dalle radiazioni gamma, più energiche e penetranti delle particelle alfa e beta.
Il momento in cui le cellule sono più vulnerabili in assoluto alle radiazioni è quello della riproduzione (mitosi o meiosi), in cui il DNA è in fase di duplicazione (meiosi in particolare), le strutture del nucleo sono dissolte e gli enzimi che assicurano l’integrità del materiale genetico non possono operare. Risulta così che le popolazioni di cellule che si riproducono molto rapidamente sono più vulnerabili di quelle che lo fanno lentamente. In virtù di questo fatto, gli organi più sensibili alle radiazioni sono il midollo osseo emopoietico e il sistema linfatico.
A livello dell’intero organismo invece, sia nell’uomo che negli animali superiori si nota un precoce invecchiamento dell’organismo correlato alla dose totale di radiazione assorbita, sia con forti dosi istantanee che con l’esposizione prolungata a bassi livelli di radioattività.
Le cause: terremoto e tsunami
-Terremoto -> Shutdown dei reattori
-Blackout -> Gruppi elettrogeni diesel
-Tsunami -> Fuori uso gruppi -> Batterie di emergenza
-Fine raffreddamento reattori
Anche a reattori spenti il decadimento radioattivo continua (l’energia liberata è comunque di parecchi MegaWatt).
All’interno dei contenitori del nocciolo (Vessel) la pressione raggiunta è stata più volte superiore al livello di sicurezza di 250KPa, raggiungendo livelli tra i 500 e gli 800 KPa. La Tepco ha permesso la fuoriscita di vapore nei reattori che hanno superato la soglia e durante la decompressione controllata sono stati usati dei filtri per trattenere la maggior parte della radiazione. L’idrogeno ha reagito con l’ossigeno dell’aria esterna, provocando un’esplosione che ha distrutto la parte superiore degli edifici di alcuni reattori. Isotopi radioattivi cesio-137 e iodio-131 sono stati comunque rilevati vicino al reattore, il che indica che una parte del nocciolo è rimasta scoperta per la diminuzione del livello del refrigerante nel reattore.
LE ESPLOSIONI
All’interno dei reattori si è liberato idrogeno gassoso. Gli operatori hanno lasciato uscire il gas dai vessel, per ridurre la pressione interna. L’idrogeno ha reagito con l’ossigeno dell’aria esterna, provocando un’esplosione che ha distrutto la parte superiore degli edifici di alcuni reattori. La produzione di idrogeno indica che le barre di combustibile all’interno dei reattori sono rimaste almeno in parte scoperte (normalmente devono essere ricoperte dall’acqua di raffreddamento). Lo zirconio che riveste le barre allora si ossida, cioè arrugginisce combinandosi con l’ossigeno O del vapore acqueo (H2O); in questo modo si libera H2. Si sospetta che ci sia stata almeno una esplosione anche all’interno di uno dei vessel, che può aver danneggiato il contenitore di sicurezza.
- I CONTENITORI DEL NOCCIOLO (Vessel) SONO SANI?
Applett Vessel
Purtroppo è emerso un problema addizionale: nella centrale ci sono anche molte barre di combustibile al di fuori dei reattori, conservate all’interno di piscine che vanno anch’esse costantemente raffreddate. Non è chiaro in questo momento quali siano le condizioni delle piscine. Qualsiasi cosa accada d’ora in avanti, per l’industria nucleare questo incidente è già il più grave della storia dopo Chernobyl. Il rilascio di radioattività e il numero di reattori coinvolti sono molto maggiori rispetto al più grave incidente avvenuto negli Stati Uniti, quello della centrale di Three Mile Island in Pennsylvania nel 1979.
Gli UPDATE LOG della situazione su Facebook:
LOG
Briefing 3 Maggio
Il 12 Aprile l’agenzia giapponese per la sicurezza nucleare ha innalzato al livello 7, il massimo della scala Ines degli eventi nucleari, la classificazione dell’incidente alla centrale di Fukushima. E’ lo stesso livello del disastro di Cernobyl. L’agenzia precisa che l’assegnazione del livello 7 è “provvisoria”, specificando che per ora il livello delle emissioni radioattive della centrale giapponese corrisponde solo al dieci per cento di quello rilevato all’indomani della catastrofe in Ucraina.
IL PLUTONIO
L’hanno trovato in cinque diversi punti nel sottosuolo dell’impianto di Fukushima, in un rilevamento fatto tra il 21 e il 22 marzo.
La Tepco dice che solamente due di queste perdite sarebbero dovute alla crisi ingenerata da terremoto e tsunami, forse senza rendersi conto che questa constatazione rende la situazione ancora più preoccupante.
A differenza di iodio e cesio, che sono fuoriusciti in forma gassosa nell’aria, il plutonio è infatti filtrato, penetrato nel suolo. Riconoscere la presenza di plutonio nel terreno, significa ammettere la possibilità di una parziale fusione del nucleo del reattore numero 3, il più pericoloso perché funziona con il famigerato Mox, il combustibile di ossidi di uranio e plutonio bloccato per anni e poi introdotto nel 2010 a Fukushima su pressioni della stessa Tepco.
Il plutonio è normalmente prodotto nei reattori nucleari:
238U nel flusso di neutroni, si trasforma in 239U
239U subisce due rapidi decadimenti beta, trasformandosi prima in 239Np e poi in 239Pu.
Naturalmente il 239Pu è mescolato a una grande quantità di 238U e a tracce di altri isotopi dell’uranio, nonché di eventuali prodotti di fissione. Il plutonio è estremamente pericoloso se non manipolato adeguatamente.
Le particelle alfa che emette non penetrano la pelle, ma possono danneggiare gravemente gli organi interni se il plutonio viene inalato o ingerito. Particolarmente a rischio sono: lo scheletro, sulla cui superficie il plutonio è assorbito; il fegato, dove viene raccolto e concentrato e i polmoni: particelle finissime di plutonio (dell’ordine di 1X10^-8gXKg di peso) causano il tumore per inalazione.
Inoltre vi è pericolo di incendio: infatti il plutonio reagisce chimicamente con l’ossigeno e con l’acqua, con la quale può formare idruro di plutonio, una sostanza che si infiamma spontaneamente all’aria.
Alla nocività, si unisce un lunghissimo periodo di dimezzamento (quanto ci mette a perdere radioattività): quello del plutonio-239, una delle varianti del materiale radioattivo, è stimata intorno ai 24mila anni.
Radiotossicità (in sievert per gigawatt termico all’anno) del combustibile esausto scaricato dai reattori per diversi cicli del combustibile, in funzione del tempo a partire dal momento dell’estrazione dal reattore. È altresì indicato l’andamento dei prodotti di fissione (approssimativamente simile per tutti i cicli) e la radiotossicità dell’uranio naturale e del torio 232 di partenza. Si noti che i cicli all’uranio determinano scarichi nettamente più radiotossici e di lunga vita rispetto ai cicli al torio, e che gli attuali reattori (2° e 3° gen. ad uranio) determinano i risultati di gran lunga peggiori con ben un milione di anni per ridurre la radiotossicità al valore dell’uranio di partenza. Per dare un’idea del valore di un sievert, si tenga presente che la dose che in media un uomo assorbe in un anno per esposizione alla radioattività naturale è di 0,0024 Sv.
L’americio metallico appena preparato presenta una lucentezza bianco-argentea (più argenteo del plutonio o del nettunio) e, a temperatura ambiente, diventa opaco lentamente in aria secca. L’emissione alfa dell’Am-241 è circa il triplo di quella del radio. Pochi grammi di Am-241 emettono radiazione gamma intensa che crea seri problemi di esposizione a chi deve maneggiare l’elemento.
Il curio è l’elemento chimico della tavola periodica degli elementi, che ha come simbolo Cm e come numero atomico il 96.
È un metallo radioattivo transuranico della serie degli attinidi; è prodotto per bombardamento del plutonio con particelle alfa (che sono ioni di elio) e prende il nome dai coniugi Marie e Pierre Curie. L’isotopo 248Cm è stato prodotto solo in quantità dell’ordine dei milligrammi, ma 242Cm è stato prodotto in quantità di alcuni grammi, sufficiente per misurarne alcune delle proprietà fisiche. 244Cm può essere prodotto sottoponendo il plutonio ad un bombardamento di neutroni. Tracce di curio possono esistere nei minerali dell’uranio come prodotto del suo decadimento naturale. Il curio tende ad accumularsi nei tessuti delle ossa, dove la sua radiazione distrugge il midollo osseo bloccando la produzione dei globuli rossi.
Lo stoccaggio dei rifiuti – UN ESEMPIO
Per la centrale EPR finlandese da 1.6 GW c’è bisogno di 44 contenitori da 180 Kg/anno
Problemi:
Miniera di Asse
Riassumiamo sulle centrali:
IV Parte : I NUMERI DELL’URANIO
Parliamo poi dei numeri dell’uranio:
secondo il Red Book della IAEA del 2010, le riserve accertate ed ipotizzate di uranio ammontano a circa 4,5 milioni di tonnellate.
Red Book
Per quanto riguarda i consumi (terzo punto in Nuclear Power Advantages Limited environmental impacts), in base ai dati a disposizione una centrale nucleare “media” da 1000 MWe necessita all’incirca di 30 tonnellate di uranio arricchito all’anno o 150/200 tonnellate di uranio naturale (arricchimento al 2.5-3.3%).
Sustainable development
Ci sono circa 449 centrali funzionanti e 67 in costruzione…..
I reattori con Google Earth
Questo vuol dire che se tra qualche anno ci saranno 500 centrali circa in funzione, avranno bisogno di 175×500=87500 tonnellate/anno di uranio. Ora 4500000 tonnellate /87500 tonnellate/anno=51 anni
Ciò vuol dire che tra circa 51 anni l’uranio sarà esaurito!
Gli ultimi numeri che vorrei dare non sono strettamente legati all’uranio ma al consumo di energia in Italia ed in particolare alla quantità di energia che comperiamo dalla Francia (di cui quasi l’80% proviene dal nucleare).
E’ tratto da una statistica della Terna (il principale proprietario della Rete di Trasmissione Nazionale di energia elettrica ad alta tensione)
TERNA – Dati Generali
Se andate alla Tabella 6 vedete che importiamo dalla Francia 12.989,9 GWh su una necessità annuale di 333.296 GWh: parliamo di 12.989,9/333.296=0,038974 cioè il 4% della nostra necessità di energia!
Da notare pure (nella tabella 1) che dal 2008 al 2009 c’è stata una diminuzione di richiesta di energia di circa 20.000 GWh (non sarà che l’aumento della sensibilità del nostro paese, vedi lampadine a basso consumo, utilizzo di elettrodomestici classe A e attenzione ai consumi in generale, abbia aiutato questa diminuzione?!?!
CONCLUSIONI
Speriamo di aver dato qualche informazione in più sia a chi era interessato in generale al problema che a coloro che vorranno approfittare dei dati raccolti per una eventuale tesina d’esame.
Un saluto e un in bocca al lupo a tutti!
Prima di parlare di Fukushima mi pare opportuno mettere in luce le differenze di questi accadimenti con l’incidente di Chernobyl del quale, proprio pochi giorni fa, il 26 Aprile 2020, se ne è festeggiato il 34° anniversario.
CHERNOBYL
Queste immagini provengono dall’agenzia internazionale dell’energia atomica.
Chernobyl 25 anni – 25 storie
Esistono dei rapporti (effettuati in collaborazione tra IAEA e WHO) della Commissione Scientifica delle Nazioni Unite sugli Effetti delle radiazioni atomiche che concludono con certezza che almeno 4000 persone sono morte prematuramente negli anni immediatamente successivi al 1986 a causa della loro esposizione alle radiazioni.
UNSCEAR
Summary report of the Chernobyl Forum
Torniamo all’incidente di Chernobyl:
L’incidente avvenne nella centrale URSS di Chernobyl (oggi Ucraina, al confine con la Bielorussia) la notte del 26 aprile. Durante un test, furono violate tutte le norme di sicurezza, causando un incontrollato aumento di potenza e dunque di temperatura del nocciolo. L’aumento di temperatura può provocare bolle di vapore che incrementano le fissioni (per il feedback negativo tipico dei reattori di tipo RBMK). Inoltre le barre di controllo in carbonato di boro avevano delle estensioni in grafite che invece di assorbire neutroni incrementarono la reazione).
Gli operatori disattivarono il sistema di sicurezza per il test (proibito dai manuali operativi dell’impianto) ed estrassero completamente praticamente tutte le barre di controllo. Ci fu un eccesso di acqua (leggera) e ulteriore calo di potenza. Durante il test, furono pure spente le pompe dell’acqua. Alla fine del test la potenza crebbe enormemente causando appunto vapore, bolle, e aumento di temperatura. I canali deformati non permisero la discesa delle barre di controllo.
L’altissima temperatura provocò la scissione di idrogeno e ossigeno dell’acqua di raffreddamento e l’idrogeno (ricordate l’incidente del dirigibile Hindenburg?), al contatto con l’aria provocò una fortissima esplosione e l’incendio della grafite.
Il tetto del reattore fu scoperchiato e una nube radioattività si sprigionò. La contaminazione interessò praticamente tutta l’Europa. Il livello di radiazioni nei pressi del reattore raggiunse i 200 Sv/h e almeno 28 persone morirono in pochi giorni (vigili del fuoco, operatori della centrale). Circa 240 000 persone si trovarono in un raggio di 30 km e furono evacuate.
IL REATTORE RBMK (”reattore di grande potenza a canali”):
Il rilascio di materiali radioattivi di Chernobyl fu circa 50 volte superiore e molto più esteso rispetto a Hiroshima e Nagasaki (bombe detonate a 500-600 m di quota, prodotto prevalentemente 134Cs).
Chernobyl: oltre 50 milioni di Curie complessivi, di cui:
133Xe (emivita o tempo di dimezzamento 5 giorni) = 45 milioni di Ci (Curie)
131I (emivita 8 giorni) = 7 milioni di Ci
134Cs (emivita 2 anni) e 137Cs (emivita 30 anni) = 1 milione di Ci
ISOTOPI di iodio 53, cesio 55 e xeno 54; così come Deuterio e Trizio isotopi dell’idrogeno.
Capito perché si da lo iodio
Attività del radionuclide:
Bequerel: disintegrazioni al secondo
Curie: attività di 1 grammo di 226Radio
1 Ci = 37 miliardi di Becquerel = 37 GBq
UNITA’ DI MISURA
L’unità di misura della dose assorbita è il Gray simbolo Gy):
1 Gray(Gy) = 1 Joule (J) assorbito da 1 chilogrammo (Kg) di materia
Per tener conto degli effetti biologici delle dosi assorbite si è introdotto il concetto di dose equivalente, che tiene conto del danno prodotto dai vari tipi di radiazione ionizzante a parità di dose.
L’unità di misura della dose equivalente è il Sievert (Sv) : a titolo d’esempio
per radiazioni gamma e beta 1 Gy = 1 Sv
per radiazioni alfa 1 Gy dà luogo ad una dose equivalente di 20 Sv
Di uso più comune è il milliSievert (mSv)
L’effetto biologico della radioattività è dovuto in massima parte alle proprietà ionizzanti: distruggendo i legami fra molecole, le radiazioni danneggiano le cellule generando radicali liberi. Ma soprattutto alterano le grandi macromolecole del DNA e dell’RNA, causando danni somatici e genetici; tale effetto è prodotto principalmente dalle radiazioni gamma, più energiche e penetranti delle particelle alfa e beta.
Il momento in cui le cellule sono più vulnerabili in assoluto alle radiazioni è quello della riproduzione (mitosi o meiosi), in cui il DNA è in fase di duplicazione (meiosi in particolare), le strutture del nucleo sono dissolte e gli enzimi che assicurano l’integrità del materiale genetico non possono operare. Risulta così che le popolazioni di cellule che si riproducono molto rapidamente sono più vulnerabili di quelle che lo fanno lentamente. In virtù di questo fatto, gli organi più sensibili alle radiazioni sono il midollo osseo emopoietico e il sistema linfatico.
A livello dell’intero organismo invece, sia nell’uomo che negli animali superiori si nota un precoce invecchiamento dell’organismo correlato alla dose totale di radiazione assorbita, sia con forti dosi istantanee che con l’esposizione prolungata a bassi livelli di radioattività.
FUKUSHIMA
Le cause: terremoto e tsunami
-Terremoto -> Shutdown dei reattori
-Blackout -> Gruppi elettrogeni diesel
-Tsunami -> Fuori uso gruppi -> Batterie di emergenza
-Fine raffreddamento reattori
Anche a reattori spenti il decadimento radioattivo continua (l’energia liberata è comunque di parecchi MegaWatt).
All’interno dei contenitori del nocciolo (Vessel) la pressione raggiunta è stata più volte superiore al livello di sicurezza di 250KPa, raggiungendo livelli tra i 500 e gli 800 KPa. La Tepco ha permesso la fuoriscita di vapore nei reattori che hanno superato la soglia e durante la decompressione controllata sono stati usati dei filtri per trattenere la maggior parte della radiazione. L’idrogeno ha reagito con l’ossigeno dell’aria esterna, provocando un’esplosione che ha distrutto la parte superiore degli edifici di alcuni reattori. Isotopi radioattivi cesio-137 e iodio-131 sono stati comunque rilevati vicino al reattore, il che indica che una parte del nocciolo è rimasta scoperta per la diminuzione del livello del refrigerante nel reattore.
LE ESPLOSIONI
All’interno dei reattori si è liberato idrogeno gassoso. Gli operatori hanno lasciato uscire il gas dai vessel, per ridurre la pressione interna. L’idrogeno ha reagito con l’ossigeno dell’aria esterna, provocando un’esplosione che ha distrutto la parte superiore degli edifici di alcuni reattori. La produzione di idrogeno indica che le barre di combustibile all’interno dei reattori sono rimaste almeno in parte scoperte (normalmente devono essere ricoperte dall’acqua di raffreddamento). Lo zirconio che riveste le barre allora si ossida, cioè arrugginisce combinandosi con l’ossigeno O del vapore acqueo (H2O); in questo modo si libera H2. Si sospetta che ci sia stata almeno una esplosione anche all’interno di uno dei vessel, che può aver danneggiato il contenitore di sicurezza.
- I CONTENITORI DEL NOCCIOLO (Vessel) SONO SANI?
Applett Vessel
Purtroppo è emerso un problema addizionale: nella centrale ci sono anche molte barre di combustibile al di fuori dei reattori, conservate all’interno di piscine che vanno anch’esse costantemente raffreddate. Non è chiaro in questo momento quali siano le condizioni delle piscine. Qualsiasi cosa accada d’ora in avanti, per l’industria nucleare questo incidente è già il più grave della storia dopo Chernobyl. Il rilascio di radioattività e il numero di reattori coinvolti sono molto maggiori rispetto al più grave incidente avvenuto negli Stati Uniti, quello della centrale di Three Mile Island in Pennsylvania nel 1979.
Gli UPDATE LOG della situazione su Facebook:
LOG
Briefing 3 Maggio
Il 12 Aprile l’agenzia giapponese per la sicurezza nucleare ha innalzato al livello 7, il massimo della scala Ines degli eventi nucleari, la classificazione dell’incidente alla centrale di Fukushima. E’ lo stesso livello del disastro di Cernobyl. L’agenzia precisa che l’assegnazione del livello 7 è “provvisoria”, specificando che per ora il livello delle emissioni radioattive della centrale giapponese corrisponde solo al dieci per cento di quello rilevato all’indomani della catastrofe in Ucraina.
IL PLUTONIO
L’hanno trovato in cinque diversi punti nel sottosuolo dell’impianto di Fukushima, in un rilevamento fatto tra il 21 e il 22 marzo.
La Tepco dice che solamente due di queste perdite sarebbero dovute alla crisi ingenerata da terremoto e tsunami, forse senza rendersi conto che questa constatazione rende la situazione ancora più preoccupante.
A differenza di iodio e cesio, che sono fuoriusciti in forma gassosa nell’aria, il plutonio è infatti filtrato, penetrato nel suolo. Riconoscere la presenza di plutonio nel terreno, significa ammettere la possibilità di una parziale fusione del nucleo del reattore numero 3, il più pericoloso perché funziona con il famigerato Mox, il combustibile di ossidi di uranio e plutonio bloccato per anni e poi introdotto nel 2010 a Fukushima su pressioni della stessa Tepco.
Il plutonio è normalmente prodotto nei reattori nucleari:
238U nel flusso di neutroni, si trasforma in 239U
239U subisce due rapidi decadimenti beta, trasformandosi prima in 239Np e poi in 239Pu.
Naturalmente il 239Pu è mescolato a una grande quantità di 238U e a tracce di altri isotopi dell’uranio, nonché di eventuali prodotti di fissione. Il plutonio è estremamente pericoloso se non manipolato adeguatamente.
Le particelle alfa che emette non penetrano la pelle, ma possono danneggiare gravemente gli organi interni se il plutonio viene inalato o ingerito. Particolarmente a rischio sono: lo scheletro, sulla cui superficie il plutonio è assorbito; il fegato, dove viene raccolto e concentrato e i polmoni: particelle finissime di plutonio (dell’ordine di 1X10^-8gXKg di peso) causano il tumore per inalazione.
Inoltre vi è pericolo di incendio: infatti il plutonio reagisce chimicamente con l’ossigeno e con l’acqua, con la quale può formare idruro di plutonio, una sostanza che si infiamma spontaneamente all’aria.
Alla nocività, si unisce un lunghissimo periodo di dimezzamento (quanto ci mette a perdere radioattività): quello del plutonio-239, una delle varianti del materiale radioattivo, è stimata intorno ai 24mila anni.
Radiotossicità (in sievert per gigawatt termico all’anno) del combustibile esausto scaricato dai reattori per diversi cicli del combustibile, in funzione del tempo a partire dal momento dell’estrazione dal reattore. È altresì indicato l’andamento dei prodotti di fissione (approssimativamente simile per tutti i cicli) e la radiotossicità dell’uranio naturale e del torio 232 di partenza. Si noti che i cicli all’uranio determinano scarichi nettamente più radiotossici e di lunga vita rispetto ai cicli al torio, e che gli attuali reattori (2° e 3° gen. ad uranio) determinano i risultati di gran lunga peggiori con ben un milione di anni per ridurre la radiotossicità al valore dell’uranio di partenza. Per dare un’idea del valore di un sievert, si tenga presente che la dose che in media un uomo assorbe in un anno per esposizione alla radioattività naturale è di 0,0024 Sv.
L’americio metallico appena preparato presenta una lucentezza bianco-argentea (più argenteo del plutonio o del nettunio) e, a temperatura ambiente, diventa opaco lentamente in aria secca. L’emissione alfa dell’Am-241 è circa il triplo di quella del radio. Pochi grammi di Am-241 emettono radiazione gamma intensa che crea seri problemi di esposizione a chi deve maneggiare l’elemento.
Il curio è l’elemento chimico della tavola periodica degli elementi, che ha come simbolo Cm e come numero atomico il 96.
È un metallo radioattivo transuranico della serie degli attinidi; è prodotto per bombardamento del plutonio con particelle alfa (che sono ioni di elio) e prende il nome dai coniugi Marie e Pierre Curie. L’isotopo 248Cm è stato prodotto solo in quantità dell’ordine dei milligrammi, ma 242Cm è stato prodotto in quantità di alcuni grammi, sufficiente per misurarne alcune delle proprietà fisiche. 244Cm può essere prodotto sottoponendo il plutonio ad un bombardamento di neutroni. Tracce di curio possono esistere nei minerali dell’uranio come prodotto del suo decadimento naturale. Il curio tende ad accumularsi nei tessuti delle ossa, dove la sua radiazione distrugge il midollo osseo bloccando la produzione dei globuli rossi.
Lo stoccaggio dei rifiuti – UN ESEMPIO
Per la centrale EPR finlandese da 1.6 GW c’è bisogno di 44 contenitori da 180 Kg/anno
Problemi:
Miniera di Asse
Riassumiamo sulle centrali:
IV Parte : I NUMERI DELL’URANIO
Parliamo poi dei numeri dell’uranio:
secondo il Red Book della IAEA del 2010, le riserve accertate ed ipotizzate di uranio ammontano a circa 4,5 milioni di tonnellate.
Red Book
Per quanto riguarda i consumi (terzo punto in Nuclear Power Advantages Limited environmental impacts), in base ai dati a disposizione una centrale nucleare “media” da 1000 MWe necessita all’incirca di 30 tonnellate di uranio arricchito all’anno o 150/200 tonnellate di uranio naturale (arricchimento al 2.5-3.3%).
Sustainable development
Ci sono circa 449 centrali funzionanti e 67 in costruzione…..
I reattori con Google Earth
Questo vuol dire che se tra qualche anno ci saranno 500 centrali circa in funzione, avranno bisogno di 175×500=87500 tonnellate/anno di uranio. Ora 4500000 tonnellate /87500 tonnellate/anno=51 anni
Ciò vuol dire che tra circa 51 anni l’uranio sarà esaurito!
Gli ultimi numeri che vorrei dare non sono strettamente legati all’uranio ma al consumo di energia in Italia ed in particolare alla quantità di energia che comperiamo dalla Francia (di cui quasi l’80% proviene dal nucleare).
E’ tratto da una statistica della Terna (il principale proprietario della Rete di Trasmissione Nazionale di energia elettrica ad alta tensione)
TERNA – Dati Generali
Se andate alla Tabella 6 vedete che importiamo dalla Francia 12.989,9 GWh su una necessità annuale di 333.296 GWh: parliamo di 12.989,9/333.296=0,038974 cioè il 4% della nostra necessità di energia!
Da notare pure (nella tabella 1) che dal 2008 al 2009 c’è stata una diminuzione di richiesta di energia di circa 20.000 GWh (non sarà che l’aumento della sensibilità del nostro paese, vedi lampadine a basso consumo, utilizzo di elettrodomestici classe A e attenzione ai consumi in generale, abbia aiutato questa diminuzione?!?!
CONCLUSIONI
Speriamo di aver dato qualche informazione in più sia a chi era interessato in generale al problema che a coloro che vorranno approfittare dei dati raccolti per una eventuale tesina d’esame.
Un saluto e un in bocca al lupo a tutti!
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