Cosa succede se si fonde il nocciolo

Rispolvero qualche conoscenza di fisica nucleare, dall’università, per un breve commento sulla situazione in Giappone, sempre più drammatica.

Uno degli aspetti fondamentali di un reattore nucleare è che, anche quando si spegne la reazione a catena, rimane un’enorme potenza residua da smaltire. Il reattore nucleare è dotato di un robusto sistema di raffreddamento a liquido. Se viene meno, la temperatura del nucleo del reattore può salire fino a parecchie migliaia di gradi (fusione del nocciolo).

Nel caso di surriscaldamento del nocciolo del reattore nucleare, come pare stia succendendo a Fukushima, c’è solo da sperare che le misure di sicurezza riescano a limitare i danni. Le misure di sicurezza sono tre, ma funzionano per un tempo limitato.

La prima è il rivestimento delle barre di uranio (il nocciolo), che impedisce al materiale radiattivo di disperdersi nell’acqua (il liquido refrigerante). Questo rivestimento di metallo tuttavia non regge temperature più alte di qualche migliaio di gradi, oltre le quali fonde.

La seconda misura di sicurezza è data dal vessel, che contiene le barre d’uranio (il nocciolo) assieme al liquido refrigerante (acqua). Il vessel è costituito anch’esso di metallo, per la precisione in acciaio – austenitic stainless steel, per essere veramente pignoli – ed è assai spesso. Anche il vessel però non può resistere a temperature superiori a qualche migliaio di gradi.

Infine c’è il contenitore del reattore, che può essere una palla di acciaio, un edificio rettangolare in calcestruzzo o lo scafo del sottomarino di reattori nucleare per sommergibili, che è usato per bloccare le radiazioni. Ma se il nocciolo arrivasse a temperature di milioni di gradi – ma nella pratica, causa limiti fisici e strutturali, arriva “solo” a migliaia di gradi – allora pietre, metallo, acciaio, tutto, fonde ed evapora. Il fungo atomico è infatti formato essenzialmente dai gas di vaporizzazione dei materiali più vicini al punto di fusione, con pressioni elevatissime.

Quando il nocciolo si surriscalda l’acqua rimasta all’interno del reattore evapora rapidamente e il vapore surriscaldato fa aumentare la pressione. Inoltre, all’interno del reattore si verifica una reazione tra l’acqua rimasta e lo zircaloide – il materiale di cui sono sono fatte le guaine dell’uranio – che sprigiona idrogeno e altri gas. Il risultato è il rischio di esplosione del vessel per l’aumento della pressione oltre limiti tollerabili. A quel punto c’è fuoriuscita di materiale radioattivo.

A Chernobyl ci fu appunto un’esplosione (due, a voler essere precisi) che fece saltare la copertura del reattore numero 4 e disperse nell’ambiente un sacco di zozzeria radioattiva, con le conseguenze che sappiamo.

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19 Responses to Cosa succede se si fonde il nocciolo

  1. lordbad says:

    Speriamo davvero di non andare incontro a una seconda Chernobyl!

    Grazie per le preziose delucidazioni!

    Ad ogni modo un bel blog spero avrai modo di ricambiare la visita sul nostro

    http://vongolemerluzzi.wordpress.com/

  2. Gianluca says:

    Salve!

    Ho letto che quando un reattore va in shutdown c’e’ una fase di Decay heat (wikipedia). In pratica il reattore va immaginato come una grossa locomotiva che non puo’ essere fermata all’istante neanche togliendo vapore e frenando.

    For this reason, at the moment of reactor shutdown, decay heat will be about 7% of the previous core power if the reactor has had a long and steady power history. About 1 hour after shutdown, the decay heat will be about 1.5% of the previous core power. After a day, the decay heat falls to 0.4%, and after a week it will be only 0.2%. After one year, typical spent nuclear fuel generates about 10 kW of decay heat per tonne, decreasing to about 1 kW/t after ten years.[4] Hence effective passive cooling for spent nuclear fuel is required for a number of years.

    Da venerdi’ scorso sono passati gia’ 4 giorni dovremmo essere tra lo 0.4% e lo 0.2% di 784MWatt cioe’ 3.186MWatt (non ho idea di cosa significa smaltire 3MWatt di calore a casa il mio forno al massimo usa 1800Watt) pero’ mi chiedo non dovrebbero essere a buon punto, il brutto dovrebbe essere stato nel primo giorno?

    Grazie

  3. Pasquale Fetto says:

    grazie Filippo allora se fonde il nocciolo se ho capito bene si ha una reazione incontrollata quindi una esplosione nucleare ?

    • filippozuliani says:

      L’esplosione di un reattore non e’ paragonabile all’esplosione di una bomba atomica, ma fa danni ambientali 100 volte peggiori. Ad ogni modo e’ probabile che il governo giapponese persistera’ nella tattica di sfiatare i reattori surriscaldati il piu’ possibile per guadagnare tempo ed evitare che scoppi tutto, anche se verranno scaricate nell’ambiente un sacco di schifezze radioattive. E’ comunque una soluzione temporanea.

  4. Dante says:

    oh porco cane!

  5. Enrico Fermi says:

    Il rischio ora non è quello di un’esplosione apocalittica, come fosse una bomba atomica, ma piuttosto esplosioni in serie in grado di rompere quello che resta del rivestimento della centrale, e diffondere nell’ambiente sostanze ad altissima concentrazione di radiazioni.

  6. Oscaruzzo says:

    Comunque le temperature non hanno niente a che vedere con quelle in una esplosione di una bomba atomica. Milioni di gradi?? Diciamo qualche migliaio ;-)

    http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_meltdown

    • filippozuliani says:

      Oscar, ho scritto SE arriva(sse) a milioni di gradi, non che ci arriva per davvero. Come dici giustamente tu si ferma a qualche migliaio. Era meglio se nel post usavo direttamente il condizionale.

  7. caspita…Non ci resta che sperare…

  8. Solid_ita says:

    Ho visto che la situazione sta peggiorando,e se entro 48h non facciamo niente(noi riferendomi al globo)c’è grande rischio di contaminazione.
    C’è qualche speranza?
    Vedo notizie in diretta…Niente di buono.

  9. Pingback: Il Blog di Deamaltea Formazione e Energie Sostenibili

  10. Carlotta says:

    Da questa notte leggo tutto e vedo ogni notizia e tg da tutto il mondo, non smetto di informarmi per cercare di capire, ad ogni modo la calma dei giapponesi mi preoccupa fortemente, la centrale in questione e dal 2000 che non funziona correttamente, ma tutto e’ stato sempre nascosto, onestamente credo che si sia sottovalutando soprattutto da parte italiana la gravita del problema globale. Vorrei anche sottoporvi che i geofisici dell,associazione internazionale non ritengono possibile in natura un terremoto di questa portata, se esistesse sarebbe il terremoto perfetto… Ma? E solo ma, io prego e non smetto di cercare notizie attendibili da tg stranieri (ovvio quelli italiani pensano a ruby)!!!! E adesso tutti immaginiamo che magari qualche alieno possa venire a salvarci, certo la speranza e’ giusto infonderla e alimentaria, ah ah ah che simpatici umoristi”””” Carlotta_333@live.it

  11. Pingback: Per saperne di più sul nucleare e sul Giappone | piumedifarfalla2

  12. Francesco says:

    The decay heat of Pu-238 (0.56 W/g)(half-life 86 years) enables its
    use as an energy source in the thermoelectric
    generators of some cardiac pacemakers, space
    satellites, navigation beacons and so on.
    Plutonium power enabled the Voyager spacecraft
    to send back pictures of distant planets. Pu-240
    has been used in similar applications.

    Domanda tecnica
    come fanno a trasformare direttamente in calore in eletricità in un satellite?
    Forse Motore Stirling + dinamo?

  13. alfonso says:

    Ma, se come diceva l’amico filippozuliani nella mail del 14/03 il nocciolo in assenza di sistemi di raffreddamento dovesse fondere e raggiungere la temperatura di milioni di gradi, ci sarebbe qualcosa in grado di fermare un fluido , così “arroventato” o si rischierebbe che il tutto arrivi fino al centro della terra con tutte le conseguenze del caso ???

  14. Pingback: Anonimo

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