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Incenerimento e smaltimento di scorie nucleari: il sistema ADS

16 Gennaio 2006 di Marco Di Marco

Il progetto di ricerca denominato n_Tof (neutron Time of Flight), ha come scopo la misura, con precisioni mai raggiunte, di sezioni d’urto per cattura neutronica, e sfrutta una facility situata al CERN di Ginevra. Tali nuove misure aprono scenari interessanti, anche per quanto riguarda l’energia nucleare.

È in corso di studio un impianto per l’incenerimento (o riciclaggio) delle scorie, che si basa su un sistema detto ADS (Accelerator Driven System) proposto per la prima volta, all’inizio degli anni ’90, dall’americano Bowman e dall’italiano Rubbia; tale procedimento potrebbe essere utilizzato sia per smaltire scorie già esistenti provenienti da centrali nucleari, o anche da testate in via di smantellamento, sia in nuove generazioni di reattori nucleari per la produzione di energia più sicura e meno inquinante.
Un tipico ADS consisterebbe di due apparati, connessi tra loro: un normale reattore nucleare sottocritico (nel quale cioè la reazione a catena non è capace di autoalimentarsi) accoppiato ad un acceleratore di particelle, designato all’immissione, nel core del reattore, di un quantitativo di neutroni atti ad alimentare la reazione stessa. Il numero di neutroni con cui sarebbe possibile irraggiare è elevato, grazie al metodo che si utilizza per produrli (spallazione).
Uno dei vantaggi che si otterrebbe da un simile apparato è il possibile utilizzo di nuovi e più convenienti combustibili, ad esempio basati sul ciclo del Torio (Uranio 233, fissile, viene ricavato da Torio 232 per cattura neutronica). L’utilizzo di reazioni che sfruttano tale elemento presenta diverse agevolazioni: le scorie hanno una quantità molto inferiore di attinidi minori, che notoriamente rappresentano la parte più radiotossica dei prodotti di fissione; in natura il torio è più abbondante dell’uranio; non esiste infine il problema della proliferazione, cioè non è possibile ricavarne testate nucleari.
Addentrandoci un po’ più a fondo nel problema delle scorie, dividiamole per chiarezza in due gruppi: gli attinidi minori (Curio, Americio, Plutonio, Nettunio…) e frammenti di fissione (Cs, Se, I, Tc…). I primi, come detto, sono i più radiotossici a causa dei loro lunghissimi tempi di dimezzamento, e ciò che si pensa di fare è trasmutarli (cattura neutronica) in elementi più pesanti che siano di nuovo fissili, in modo da poterli reintrodurre nel reattore, in aggiunta al combustibile standard, per produrre altra energia. Per i secondi il procedimento si basa ancora sulla cattura neutronica, ma stavolta i nuclei che si raggiungerebbero, a partire da tali frammenti, sono stabili o con tempi di dimezzamento più brevi. Per questi dunque, uno stoccaggio, anche di tipo geologico, sarebbe una soluzione non irrealizzabile (si parla di vite medie “ragionevoli”).
Alcuni problemi restano, per ora, insoluti: occorre costruire acceleratori di nuova generazione, che producano correnti abbastanza elevate da fornire un numero adeguato di neutroni; le misure di sezioni d’urto devono essere migliorate (questo è il lavoro che stanno svolgendo i ricercatori di n_Tof); si devono studiare soluzioni per consentire all’acceleratore di accedere al core (finestra di accesso) ed infine individuare il combustibile più adeguato e gli elementi per i quali è possibile, teoricamente e tecnicamente, la trasmutazione. Nessuno dei suddetti ostacoli sembrerebbe insuperabile, anzi è opinione di diversi ricercatori coinvolti nel progetto n_Tof che il progetto sia realizzabile, con l’ausilio di fondi e tempo.



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  • 4 Commenti a “ Incenerimento e smaltimento di scorie nucleari: il sistema ADS”

    1. Vincenzo Romanello scrive:

      Si, gli ADS vengono studiati già da molti anni per il bruciamento delle scorie nucleari.
      Insisto nel far notare però che sono allo studio anche altre macchine che potrebbero assolvere il compito molto vantaggiosamente, bruciando gli attinidi e nel contempo producendo tanta energia a buon mercato e magari idrogeno per l’autotrazione: mi riferisco, ad esempio, ai reattori di IV generazione (da noi studiati, come in tutto il resto del mondo), o meglio più probabilmente a possibili cicli simbiotici del combustibile (ad es. LWR-HTR-GCFR: http://www.ing.unipi.it/~d0728/GCIR/gcir.htm)- con l’utilizzo peraltro del tanto abbondante ed inutilizzato, fino ad oggi (!) torio.
      E’ molto probabile che tali tecnologie possano fornire già dei risultati significativi assai prima dei reattori sottocritici del tipo ADS…

    2. Cristian Massimi scrive:

      Come prima cosa vorrei dire che le misure di sezioni d’urto che si fanno ad n_TOF servono all’intera comunita’ scientifica, i risultati infatti sono a disposizione di tutti, quindi anche per chi sta studiando altri tipi di reattori. Tuttavia l’idea di avere un reattore guidato da un acceleratore offre maggiore sicurezza. Va poi studiato quale soluzione sia piu’ efficiente per lo smaltimento delle scorie radioattive (comprese quelle gia’ prodotte da altri reattori o quelle derivanti dallo smantellamento di arsenali nucleari). Infine la costruzione di una facility dimostrativa (realizzabile nei prossimi anni, col contributo dell’Unione Europea) fornira’ altri dati su cui ragionare.

    3. Vincenzo Romanello scrive:

      Sicuramente la disponibilità di ulteriori dati sulle sezioni di cattura è una cosa necessaria e molto positiva.
      Tuttavia non credo sia possibile chiudere il ciclo del combustibile con una sola tipologia di macchina, o comunque potrebbe non essere del tutto conveniente. Alcuni calcoli preliminari hanno indicato gli ADS quali bruciatori, e non veri e propri reattori; inoltre la maggiore sicurezza di un reattore sottocritico (ed in particolare la sua reale necessità ) appare opinabile a molti tecnici del settore.
      Probabilmente la soluzione ottimale sarà in un oculato mix di tecnologie…

    4. trud scrive:

      Caro amico Marco di Marco. ho letto con molto interesse questo artico del ADS, ho scritto anche a: CERN, Zona Nucleare, Al Dipartimeno delle scienze per il Nucleari USA, e altri, ho solo ricevuto delle richieste di informazione in merito al breveto di questo progetto che risolve il problema DELLE SCORIE NUCLERE, ricavando un beneficio sia a nivello ambiente che ecconimico per quelle citta che la ospita, cioè che invece di portare le scorie in profondita sia al mare che sotto il suolo immagazinadolo a tempo indeterminato recando costi per questo, invece che averle, non posso divulgare il sistema del mio breveto e una cosa delicata, gia nel pasato hanno trattato di rubare i breveti che ho fatto, ma adesso so cosa devo fare per no cadere in questa pratica, vorrei atirare la tua attenzione in MERITO NEL RISOLVERE ILPROBLEMA DELLE SCORIA NUCLEARI, HO IL PROGETTO SOLO MANCA L’ENTE CHE SIA INTERESSATO CREDEMI PER FAVORE NON VOGLIO SPENDERE PIU TEMPO SARO ANCORA PER POCO DISPONIBILE AL PRIMO OFFERENTE, RISPONDE A QUESTO MESSAGGIO SE SOLO INTERESSATO GRAZIE, cordiali saluti
      TRUD

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