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Uranio - Estrazione

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1. Contatore proporzionale In questo contatore per la maggiore differenza di potenziale utilizzata rispetto alla camera di ionizzazione gli elettroni prodotti per ionizzazione quando giungono nei pressi del catodo si ionizzano a loro volta moltiplicandosi Poich il segnale elettrico che si ottiene proporzionale alla ionizzazione prodotta dalla radiazione l uso di questo contatore permette oltre al conteggio delle radiazioni anche la loro distinzione e la determinazione dell energia delle radiazioni non bene individuabili con la camera a ionizzazione in particolare un ottimo analizzatore di particelle beta Contatore Geiger o Geiger Miiller del 1928 In questo strumento la differenza di potenziale applicata agli elettrodi piuttosto elevata generalmente oltre gli 800 volt comunque superiore a quella utilizzata per il contatore proporzionale del quale peraltro mantiene lo schema costruttivo Per la maggiore tensione utilizzata la caratteristica di questo strumento che l impulso elettrico rilevato al passaggio di una radiazione ionizzante indipendente dalla ionizzazione prodotta Ci impedisce di distinguere direttamente il tipo di radiazione e di misurarne l energia Per questa sua caratteristica per il pi utile nel conteggio di particelle beta e raggi gamma anche perch non presenta problemi di schermatura e isolamento come per gli altri contatori a ionizzazione Ovviamente anche questo strumento potrebbe rileva
2. quella di permettere di compiere misurazioni nel tempo lunghe a piacere e quindi di rilevare variazioni anche piccolissime delle radiazioni naturali di fondo Ovviamente il valore numerico ottenuto dopo le misurazioni deve essere rapportato al tempo come indicato sopra nell uso per misure accurate MASTER 1 e Strumento di lettura digitale a cristalli liquidi e Sonoro no e Numero tubi geiger 1 e Finestra per soli gamma o beta gamma no legge solo radiazioni gamma e Misurazioni possibili Equivalente di dose in microSv h e Commutatore di scala no e Commutatore dei tempi no e Presa per interfacciamento no e Alimentazione 6 V con 4 pile a bottone e Presa di alimentazione esterna no e Indicazione tensione della batteria di alimentazione no e Difetti non riscontrati USO Accendere con interruttore in alto a destra Premere pulsante 3 Dopo 36 d il valore in microSv h il valore in micro sievert equivalente a quello in millirem se diviso per 10 Dr PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com Es 0 12 microSv h 0 012 millirem h Posizione del tubo in alto a sinistra Si tratta di uno strumento di dimensioni molto ridotte misura infatti solo 12 x 4 x 1 5 cm con un tubo geiger abbastanza grande per rilevamenti minimi di dose e un display a cristalli liquidi con indicazioni numeriche Veramente comodo da portare anche in un taschino e affidabile PKCb 104 e
3. URANIO Caratteristiche Puro l uranio si presenta come un metallo bianco argenteo lievemente radioattivo e di poco pi tenero dell acciaio malleabile duttile e debolmente paramagnetico un metallo molto denso 65 pi denso del piombo Diviso finemente reagisce con l acqua a temperatura ambiente esposto all aria si copre superficialmente di uno strato del proprio ossido L uranio metallico si presenta in tre forme allotropiche e a ortorombico stabile fino a 667 7 C e tetragonale stabile a temperature comprese tra 667 7 e 774 8 C e y cubico a corpo centrato stabile a temperature comprese tra 774 8 C ed il punto di fusione la forma pi duttile e malleabile delle tre L isotopo 235U importante sia per i reattori che per le armi nucleari perch l unico isotopo fissile esistente in natura in quantit apprezzabili Anche 238U pu trovare impiego nei reattori nucleari dove viene convertito in 239U per assorbimento di neutroni termici il quale decade in 239Pu fissile Anche l isotopo 233U fissile viene prodotto per bombardamento con neutroni di 232Th L uranio fu il primo elemento fissile scoperto in natura questa propriet lo rende la principale materia prima per la bomba atomica e la costruzione e l alimentazione di reattori nucleari Isotopi L uranio in natura una miscela di tre isotopi 238U 235U e 234U di cui 238U il pi abbondante 99 3 Questi tre
4. l energia acquistata da un elettrone quando attraversa una differenza di potenziale di 1V nel vuoto PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com RAGGI ALFA e Costituzione sono particelle costituite da nuclei di elio 2 neutroni e 2 protoni e hanno doppia carica positiva e Sorgente nuclidi radioattivi e Energia generalmente superiore a 4 MeV e Velocit 15 20 mila km s e Potere penetrante debolissimo 100 volte meno dei raggi beta 2 8 cm di aria non oltre 0 05 mm di alluminio non oltre lo strato basale dell epidermide non oltre un foglio di carta Una particella alfa di 3 MeV percorre nell aria ca 2 8 cm Occorre un energia molto elevata 7 5 MeV perch possano penetrare entro la pelle e Potere ionizzante molto elevato mille volte maggiore dei beta Una particella alfa di 3 MeV produce nell aria 4000 coppie di ioni mm e Pericolosit le particelle alfa sono dannose solo se emesse entro il corpo umano In tal caso possono creare gravi danni per la grande forza di ionizzazione posseduta RAGGI BETA e Costituzione flusso di particelle costituite da elettroni beta negativi e da positroni beta elettroni positivi emessi da un nucleo che si disintegra Alcune particelle beta aventi alta velocit interagiscono con la materia con emissione di raggi X raggi X naturali e Sorgente nuclidi radioattivi e Energia da pochi keV a molti MeV generalmente inferiore a 4 MeV
5. pi il tubo grande pi lo strumento ha possibilit di ricevere radiazioni ionizzanti e con maggiore costanza Se le dimensioni sono pi piccole di quelle di una pila ministilo vuol dire che il tubo adatto per misurare livelli molto alti di radioattivit e quindi non fa al nostro caso Se le dimensioni sono quelle di una pila stilo o superiori merita di essere preso in considerazione I contatori geiger pi buoni hanno comunque la possibilit di sostituire il tubo geiger per adattare lo strumento ai livelli di radiazioni che si devono misurare 3 Il sistema di lettura delle radiazioni Un buon contatore geiger deve dare la possibilit di ascoltare con un altoparlantino o in cuffia la frequenza delle scariche rilevate Gradito per anche un voltmetro analogico o digitale che esprima con un valore numerico la dose di irradiazione nell unit di tempo prestabilita Ci sono strumenti che danno una lettura istantanea nell arco di due secondi ma con la possibilit di una lettura pi accurata nell arco di 20 o di 200 secondi Il sistema per pi appropriato per misurazioni precise quello di poter fare contare lo strumento per un tempo prestabilito a scelta dell utilizzatore In questo modo si possono fare misurazioni brevi di sorgenti molto radioattive e misurazioni lunghe di sorgenti poco radioattive Le misurazioni lunghe sono poi indispensabili per tenere sotto controllo la cosiddetta radioattivit naturale in gran part
6. 4ta 401 La rivista Nuova Elettronica ha realizzato e pubblicato negli ultimi anni alcuni progetti di contatori geiger fornendo a un prezzo onesto tutti i componenti e le istruzioni per la realizzazione concreta degli strumenti Il pi diffuso di questi contatori geiger uno strumento di colore nero e dimensioni contenute contrassegnato dalla sigla LX 788 e venduto nel 1987 a lire centomila in scatola di montaggio L articolo introduttivo ed esplicativo per la costruzione e l uso dello strumento Nuova Elettronica Anno 19 n 116 contiene per alcune imprecisioni concettuali che possono generare confusione o incertezza tra i neofiti Soprattutto si confondono i radioisotopi con le radiazioni ionizzanti un po come confondere le lampadine con la luce che emettono inoltre si confonde il valore numerico dei r ntgen R con quello dei rem cio si confonde la dose di esposizione con l equivalente di dose e quindi in definitiva con la dose assorbita Ne segue che gli esempi concettuali fatti non sono sempre appropriati Nonostante queste imprecisioni concettuali del resto non rilevanti sul piano pratico alla rivista va il merito di aver svolto una funzione di grande utilit sociale Lo strumento mostra sul frontale dieci Led uno isolato e nove in colonna Per usare lo strumento occorre inserire nell apposito scomparto una batteria a 9 volt e accendere l interruttore che si trova sul lato destro Il Led isolato lampeggia e indic
7. Il reattore comunque si spense automaticamente poco dopo l inizio della perdita del liquido di raffreddamento e il sistema di raffreddamento di emergenza entr in funzione con efficienza La quantit di gas radioattivi fuoriusciti fu dunque contenuta ma il danno economico e l impatto psicologico sull opinione pubblica furono enormi In seguito all incidente negli Stati Uniti fu istituita una Commissione per la regolamentazione nucleare al fine di garantire l adozione di regole pi restrittive per la costruzione di nuovi impianti e di aiutare i governi locali a preparare piani di emergenza per la protezione della popolazione Il 26 aprile 1986 si verific un altro grave incidente Uno dei quattro reattori nucleari della centrale di Cernobyl nell allora Unione Sovietica esplose e si incendi Secondo il rapporto ufficiale emesso l agosto seguente l incidente fu causato da un esperimento non autorizzato sul reattore effettuato dagli operatori addetti Venne perso il controllo del reattore e si verificarono due esplosioni il tetto del reattore salt via e il nucleo si incendi bruciando a temperature estremamente alte intorno a 1500 C La popolazione residente nella zona fu sottoposta a una quantit di radiazioni 50 volte superiore a quella dell incidente di Three Mile Island e una nube di materiale radioattivo mise in allarme molte regioni residui radioattivi gas e particelle si sparsero sulla Scandinavia e sul Nord Europa A
8. Pressurised Heavy Water Reactors PHWR use natural uranium 0 71 fissile material From Pressurised water reactors PWRs of typical design most USA reactors are PWR we note the fuel goes in with about 4 235U and 96 238U and comes out with about 1 235U 1 239Pu and 95 238U If the 239Pu were removed fuel reprocessing is not allowed in the USA and this were added to the depleted uranium then we would have 1 2 fissile material in the reprocessed depleted uranium and at the same time have 1 fissile material in the left over spent fuel Both of these would be considered enriched fuels for a PHWR style reactor 233U an artificial isotope is used as a reactor fuel in India It has also been used in atomic bombs PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com Uranio In natura l uranio non si trova allo stato puro ma solo sotto forma di ossido o sale complesso in minerali come la pechblenda e la carnotite L uranio puro costituito per pi del 99 dall isotopo 238 per meno dell 1 dall isotopo fissile uranio 235 e da tracce di uranio 234 prodotto dal decadimento radioattivo dell uranio 238 Tra gli isotopi prodotti artificialmente vi sono l uranio 233 l uranio 237 e l uranio 239 Si conoscono anche isotopi con massa variabile fra 222 e 242 minerali di uranio sono presenti in tutto il mondo in particolare depositi di pechblenda il minerale pi ricco di uranio si trova
9. e Velocit 150 300 mila km s e Potere penetrante debole 100 volte pi dei raggi alfa ma 100 volte meno dei raggi gamma non oltre 5 mm di alluminio non oltre 1 cm nella pelle non oltre 2 5 cm di legno Una particella beta di 3 MeV percorre nell aria ca 100 cm e Potere ionizzante minimo Una particella beta di 3 MeV produce nell aria solo 4 coppie di ioni mm e Pericolosit se emesse entro il corpo umano sono sempre dannose Se emesse da una sorgente esterna sono dannose solo per gli organi in pratica a meno di 1 cm dalla cute RAGGI GAMMA e Costituzione sono onde elettromagnetiche come la luce e non di natura corpuscolare come i raggi alfa e beta La loro frequenza varia da sostanza a sostanza lunghezza d onda compresa tra 104 e 107 metri e Sorgente nuclidi radioattivi e Energia da pochi keV a molti MeV 10 keV 10 MeV L energia proporzionale alla loro frequenza e Velocit quella della luce e Potere penetrante forte 100 volte pi dei raggi beta Qualche centimetro di piombo diminuisce l intensit di tali raggi di un fattore 2 e Potere ionizzante producono elettroni secondari che ionizzano l aria e Pericolosit sono sempre pericolosi anche se emessi da sorgenti esterne al corpo umano RAGGI X PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com e Costituzione sono radiazioni elettromagnetiche simili ai raggi gamma ma di frequenza minore quindi di lunghezz
10. e alpha orthorhombic stable up to 667 7 C e beta tetragonal stable from 667 7 C to 774 8 C e gamma body centred cubic from 774 8 C to melting point this is the most malleable and ductile state Its two principal isotopes are 235U and 238U Naturally occurring uranium also contains a small amount of the 234U isotope which is a decay product of 238U The isotope 235U or enriched uranium is important for both nuclear reactors and nuclear weapons because it is the only isotope existing in nature to any appreciable extent that is fissile that is fissionable by thermal neutrons The isotope 238U is also important because it absorbs neutrons to produce a radioactive isotope that subsequently decays to the isotope 239P u plutonium which also is fissile The artificial 233U isotope is also fissile and is made from thorium 232 by neutron bombardment Uranium was the first element that was found to be fissile i e upon bombardment with slow neutrons its 235U isotope becomes the very short lived 236U that immediately divides into two smaller nuclei liberating energy and more neutrons If these neutrons are absorbed by other 235U nuclei a nuclear chain reaction occurs and if there is nothing to absorb some neutrons and slow the reaction the reaction is explosive The first atomic bomb worked by this principle nuclear fission A more accurate name for both this and PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial v
11. l uranio naturale Reattori a grafite di questo tipo furono realizzati per i primi grossi impianti in Francia e in Gran Bretagna successivamente furono soppiantati da reattori a uranio arricchito e dai pi avanzati AGR Advanced Gas cooled Reactor Reattore avanzato raffreddato a gas Reattori per la propulsione navale Oltre che per la produzione di energia elettrica i reattori nucleari vengono utilizzati anche per la propulsione di grandi navi militari e sottomarini In genere i sottomarini a energia nucleare sfruttano uranio molto arricchito cos da permettere una sensibile riduzione delle dimensioni del reattore Va ricordato che la tecnologia del PWR fu inizialmente sviluppata proprio per il programma di ricerca di reattori navali degli Stati Uniti Oggi Stati Uniti Regno Unito Russia e Francia usano questo tipo di reattore per i loro sottomarini alimentati a energia nucleare In passato sono state realizzate e sperimentate alcune navi da carico propulse a energia nucleare Nonostante il successo ottenuto dal punto di vista tecnico il progetto di un impiego su larga scala di questo tipo di navi fallito a causa delle rigide regolamentazioni portuali e di motivi di carattere economico All ex Unione Sovietica spetta il merito di aver realizzato la prima rompighiaccio a energia nucleare la Lenin impiegata per liberare i canali del mare Artico Reattori per la ricerca Numerosi piccoli reattori nucleari sono in funzione nel mond
12. rimozione del combustibile esaurito destinato a un impianto di riprocessamento o di smaltimento delle scorie e delle strutture contaminate mobili poi si passa alla rimozione degli edifici veri e propri via via che i livelli di radioattivit si abbassano L intera operazione pu durare anche alcuni decenni Un altra possibilit l intombamento vale a dire la copertura dell intero impianto in una struttura di cemento Si stima che entro il 2010 dovrebbero essere smantellati circa 300 reattori nucleari nel mondo Le armi nucleari come si fanno La costruzione di una bomba atomica si svolge sostanzialmente in due passaggi Per prima cosa bisogna procurarsi il materiale fissile che deve essere plutonio sufficientemente puro o uranio altamente arricchito Ottenuto il materiale bisogna assemblare un ordigno in grado di esplodere Dei due passaggi il primo sicuramente il pi complicato e costituisce il vero sbarramento alla proliferazione nucleare Per ottenere del materiale fissile in una quantit sufficiente si pu procedere in due modi o si costruiscono degli impianti di arricchimento dell uranio o si costruiscono dei reattori nucleari simili a quelli usati nelle centrali nucleari ad uso civile e si ritratta chimicamente il combustibile nucleare usato nel reattore estraendone il plutonio PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com L arricchimento dell uranio un processo che
13. un altoparlante oppure pu essere vista tramite l accensione di Led o lo spostamento di un indice In ogni caso chiamiamo impulsi le scariche elettriche dovute al passaggio delle radiazioni indipendentemente dal sistema utilizzato per registrarle Poich anche in condizioni normali sono sempre presenti delle radiazioni il fondo naturale di radiazioni il primo problema da risolvere per utilizzare un contatore geiger consiste nello stabilire quanti impulsi rilevati con quel contatore pi esattamente con il tubo geiger usato dal contatore PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com corrispondano al livello medio delle radiazioni di fondo della zona dove si compiono le misure Per fare ci occorre effettuare alcune misurazioni della durata di qualche minuto ad esempio dieci minuti sono sufficientemente indicativi per la maggior parte dei tubi geiger e contare quanti impulsi si sono avuti in quell arco di tempo Dividendo il numero degli impulsi per i minuti si ottiene la media degli impulsi al minuto Ripetendo pi volte in luoghi diversi e a distanza di tempo misurazioni di questo tipo si fa presto ad avere un idea chiara di quanti impulsi deve misurare il nostro contatore geiger in condizioni normali di radiazioni Se nella zona dove compiamo le misure non ci sono fonti locali di radiazioni la quasi totalit delle radiazioni di fondo misurate saranno dovute ai raggi cosmici Poich al liv
14. L elemento prese il nome dal pianeta Urano che fu scoperto otto anni prima dell elemento L uranio fu isolato come metallo nel 1841 da Eugene Melchior Peligot ed del 1850 il primo impiego industriale dell uranio nel vetro sviluppato dalla Lloyd amp Summerfield di Birmingham nel Regno Unito La radioattivit del uranio fu osservata per la prima volta dal fisico francese Henri Becquerel nel 1896 Ricerca ed estrazione L esplorazione e l estrazione di minerali radioattivi inizi negli Stati Uniti al principio del XX secolo sali di radio contenuti nei minerali dell uranio erano ricercati per il loro impiego in vernici fluorescenti da usarsi per quadranti di orologi ed altri strumenti nonch per applicazioni mediche rilvelatesi nei decenni successivi particolarmente insalubri La domanda di uranio crebbe durante la seconda guerra mondiale durante la corsa delle nazioni in guerra alla realizzazione della bomba atomica Gli Stati Uniti sfruttarono i loro giacimenti di uranio localizzati in numerose miniere di vanadio del sud ovest ed inoltre acquistarono l uranio dal Congo all epoca colonia belga e dal Canada Le miniere del Colorado fornivano principlamente miscele di minerali di uranio e di vanadio ma per via della segretezza applicata nel periodo bellico solo quest lutimo figurava pubblicamente come prodotto delle miniere In una causa legale condotta molti anni pi tardi i lavoratori di quelle miniere s
15. Strumento di lettura digitale a cristalli liquidi e Sonoro no solo avviso a fine lettura e Numero tubi geiger 2 tipo SBM20 9011 o equivalenti e Impulsial minuto nell effetto nullo 43 e Finestra per soli gamma o beta gamma si e Misurazioni possibili Dose di esposizione in mR h Equivalente di dose in microSv h Densit del flusso di particelle su cmq al minuto Attivit specifica in Bq Kg e Commutatore di scala no e Commutatore dei tempi s 18 e 180 secondi 28 e 280 secondi 40 e 400 secondi e Presa per interfacciamento s e Alimentazione 9 V con batteria transistor e Presa di alimentazione esterna no e Indicazione tensione della batteria di alimentazione no e Difetti possibili ai cristalli liquidi dello strumento di lettura Interruttore nero acceso spento Interruttore di sinistra in alto per dosi relativamente alte in basso per dosi basse PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com Interruttore di destra in alto suona ma solo per avviso di fine lettura in basso non suona Switch posteriori a partire dall alto cio dall interruttore 8 00111111 o 00111010 per valori in microSv h o in mR h la prima la posizione normale 01010110 per la densit del flusso di particelle 10011010 per l attivit specifica USO per misure veloci Interruttore di sinistra in alto Interruttore di destra in alto avvisa Accendere con interruttore nero Dopo la misura legge
16. a grafite un plutonio peggiore se si parte da uranio arricchito tenuto molto in reattori moderati ad acqua leggera I Pwr o i Bwr cio la stragrande maggioranza dei reattori per usi civili Non un caso che il plutonio la prima bomba americana fosse stato generato da un reattore costituito da grafite e uranio naturale costruito da Fermi non un caso che gli Indiani usino reattori ad acqua pesante e non un caso il fatto che gli Usa abbiano aiutato la Cora del Nord a costruire dei reattori ad acqua leggera chiedendo per di chiudere i reattori a grafite e di mettere sotto controllo Iaea gli impianti di ritrattamento PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com Una volta ottenuto il materiale fissile costruire la bomba relativamente semplice Contrariamente a quanto di solito si pensi la costruzione di una bomba non una cosa elementare Il problema che le reazioni nucleari devono avvenire molto velocemente e cio devono finire prima che il calore generato distrugga meccanicamente il nucleo esplodente Di conseguenza l innesco deve avvenire molto velocemente e devono avvenire pi reazioni possibili nel minor tempo possibile Negli anni 60 il ministro della difesa americano commission a tre fisici neolaureati il progetto di una bomba e risult che tre fisici E senza particolari conoscenze avendo a disposizione solo la as letteratura di pubblico dominio furono in grado d
17. attraggono In condizioni normali il numero dei protoni positivi e degli elettroni negativi si equivale cosicch gli atomi sono stabili e non posseggono una loro carica elettrica complessiva e Peso atomico neutroni protoni si scrive in alto a sinistra del simbolo dell atomo esempio He e Numero atomico numero elettroni si scrive in basso a sinistra esempio 2He e Isotopi elementi che hanno diverso peso atomico ma uguale numero atomico La PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com diversit di massa data dal diverso numero di neutroni e Joni atomi o gruppi di atomi che presentano una carica elettrica positiva o negativa ORIGINI DELLE RADIAZIONI Le radiazioni ionizzanti sono prodotte 1 da nuclidi radioattivi 2 da particelle provenienti dal cosmo raggi cosmici 3 da speciali apparecchiature elettroniche raggi X I raggi cosmici sono sempre naturali invece le sostanze radioattive possono essere naturali o artificiali I comuni raggi X che tutti conoscono per l uso che ne viene fatto nella diagnostica medica sono artificiali ma possono trovarsi anche in natura Una particolare sorgente di radiazioni ionizzanti quella che deriva da un esplosione nucleare NUCLIDI RADIOATTIVI I nuclei atomici con numero di neutroni in difetto o in eccesso rispetto alle condizioni di stabilit tendono a trasformarsi in nuclei di altri elementi con numero atomico mi
18. della dose assorbita ovvero energia per unit di massa PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com Nel caso di raggi X beta o gamma 1 Gy di dose assorbita equivale ad 1 Sv di dose equivalente Mentre per i raggi alfa abbiamo 1 Gy equivalente a 20 Sv per i fasci di neutrone invece 1 Gy pu equivalere da 3 a 11 Sv a seconda dell energia del fascio Il curie simbolo Ci un unit di misura della radioattivit pari a 3 700x1010 becquerel Un curie pari approssimativamente all attivit di un grammo dell isotopo radio 226 226Ra un materiale studiato dai pionieri dello studio della radioattivit Marie Curie e Pierre Curie da cui l unit prende il nome Il curie stato sostituito dal becquerel nel sistema SI Il becquerel simbolo Bq un unit di misura derivata del Sistema Internazionale della radioattivit definita come l attivit di un materiale in cui si ha un decadimento al secondo Perci dimensionalmente equivale a s Inoltre rispetto alla vecchia unit il curie pari a 1 Bq 2 7x10 Ci 27 picocurie Il becquerel deve il suo nome a Antoine Henri Becquerel che nel 1903 vinse il premio Nobel insieme a Marie Curie e Pierre Curie per il loro pionieristico lavoro sulla radioattivit Il rad Radiation Absorbed Dose un unit di misura della dose di radiazione assorbita pari a 100 erg per grammo Il rad stato sostituito dal gray nel
19. e converte in altra forma l enorme quantit di energia liberata nelle reazioni di fissione nucleare Ogni fissione di un nucleo di combustibile produce due o pi frammenti di fissione radioattivi una media di 2 5 2 8 neutroni liberi e circa 200 MeV di energia frammenti di fissione rimangono nel corpo del combustibile andando a costituirne le scorie neutroni invece possono avere tre destini diversi essere assorbiti dai frammenti di fissione o dalle strutture di confinamento presenti a protezione del combustibile e del nocciolo urtare in modo anelastico perdendo energia contro nuclei di uranio 238 urtare contro altri nuclei di uranio 235 e indurne la fissione Se si garantisce che per ogni reazione di fissione almeno uno dei neutroni prodotti urti contro un altro nucleo di combustibile dando luogo a un altra fissione si realizza una reazione controllata autosostenuta e il reattore si dice critico Se il numero medio di neutroni efficaci per reazione inferiore a uno il reattore sottocritico e la reazione destinata a esaurirsi se invece il numero di neutroni maggiore di uno a ogni passo aumenta il numero di reazioni di fissione prodotte e il processo tende a degenerare in un esplosione Reattori ad acqua leggera PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com reattori ad acqua leggera Light Water Reactor LWR sono oggi i pi diffusi nel mondo per la produzione di ener
20. e di altri atomi sia leggeri raggi alfa che pesanti ma anche da elettroni positroni neutrini e fotoni gamma Provengono dalla Galassia e dallo spazio esterno con una frequenza media negli strati alti dell atmosfera di circa ventimila particelle al metro quadrato ogni minuto e hanno un energia elevatissima Molte di queste particelle chiamate raggi cosmici primari si scontrano poi con gli atomi dell atmosfera terrestre generando altre particelle raggi cosmici secondari che sono protoni neutroni mesoni fotoni ecc formanti sciami fotoni elettroni caratteristici dall eccezionale potere penetrante Per avere un idea di quanto questi raggi siano penetranti basti pensare che sono stati rilevati anche ad alcuni chilometri sotto la superficie terrestre AI livello del mare si ha una media di una particella di raggi cosmici al minuto su una superficie di un centimetro quadrato TUBO A RAGGI CATODICI I raggi X sono emessi dai metalli colpiti da raggi catodici Questi si producono in speciali tubi a vuoto tubi Coolidge con degli elettrodi di metallo Dal catodo riscaldato si sprigionano per effetto termoionico degli elettroni raggi catodici che vanno in direzione dell anodo con velocit direttamente proporzionale alla tensione fornita dalla sorgente Lo scontro dei raggi catodici con l anodo metallo genera i raggi X ESAME DELLE RADIAZIONI IONIZZANTI L energia delle radiazioni ionizzanti espressa in elettronvolt eV leV
21. pdffactory com controllo governativo sulla produzione ha un forte peso nel determiare il prezzo dell uranio sui mercati internazionali Anche l Australia possiede ampi giacimenti che rappresentano circa il 30 delle riserve note di uranio del pianeta Il pi grande singolo deposito di uranio del mondo presso la Olympic Dam Mine nello stato dell Australia Meridionale Precauzioni Tutti i composti e gli isotopi dell uranio sono tossici e radioattivi ad un livello potenzialmente letale A dosi non letali la tossicit dell uranio pu produrre danni ai reni danni da radiazione sono permanenti le particelle inalate possono restare nelle vie respiratorie per lungo tempo L uranio non viene assorbito attraverso la pelle le particelle alfa che emette non sono in grado di attraversare la pelle ci rende l uranio esterno al corpo molto meno pericoloso di quello inalato o ingerito Una persona pu esporsi all uranio sia inalandone le polveri nell aria che ingerendolo con il cibo e con l acqua si calcola che l assunzione media quotidiana di uranio sia compresa tra 0 7 e 1 1 microgrammi Persone che vivono in aree vicine a poligoni nucleari o a miniere che ne lavorano i minerali possono essere esposte a livelli di radioattivit pi elevati per via della produzione di polveri sottili e radon che vengono trasportati dai venti nelle zone circostanti Per la stessa ragione senza un adeguata ventilazione i lavoratori delle miniere sono
22. principale fonte del calore che mantiene liquido il nucleo della Terra e il soprastante mantello provenga dal decadimento dell uranio e dalle sue reazioni nucleari con il torio nel nucleo della terra generando cos la tettonica a zolle minerali di uranio perch l estrazione mineraria di uranio sia remunerativa devono contenere una concentrazione minima di ossido di uranio che va dallo 0 05 al 0 2 Produzione e distribuzione L uranio viene prodotto industrialmente per riduzione dei suoi alogenuri con metalli alcalini o alcalino terrosi Pu anche essere prodotto per elettrolisi di KUFs o UF4 sciolti in CaCl o NaCl fuso L uranio metallico ad alta purezza viene ottenuto per deocmposizione termica di alugenuri di uranio su un filamento rovente Gli impianti elettronucleari civili statutnitensi hanno acquistato nel corso del 2001 circa 21300 tonnellate di uranio ad un prezzo medio di 26 39 Kg circa il 16 in meno di quanto costava nel 1988 nello stesso anno la produzione statunitense di uranio stata di 1018 tonnellate da 7 miniere localizzate ad occidente del fiume Mississippi L uranio distribuito sul pianeta in maniera grossomodo uniforme il Canada uno dei maggiori produttori con i suoi ricchi giacimenti in Saskatchewan dove da tre miniere si estrae circa un quarto della produzione mondiale Questa sovraproduzione unita al PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www
23. quelli pi energetici potrebbe non bastare un grosso muro di cemento armato per schermarle vedi figura a lato Effetti biologici Nei casi in cui la radiazione ionizzante incida su tessuti biologici pu causare danni di tipo sanitario Come abbiamo visto la radiazione alfa presenta una basso potere di penetrazione quindi viene facilmente fermata dallo strato superficiale della pelle costituita da cellule morte quindi non pericolosa per l uomo nei casi di irradiazione esterna Diventa invece pericolosa nelle situazioni in cui la sorgente radioattiva viene inalata o ingerita irradiazione interna perch in questo caso pu ledere direttamente tessuti radiosensibili tipico caso quello del radon in cui appunto l isotopo radioattivo viene PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com inspirato e quindi pu decadere all interno del corpo umano emettendo radiazione alfa La radiazione gamma fotoni invece avendo un potere di penetrazione molto elevato pu risultare pericolosa per gli esseri viventi anche in situazioni di irradiazione esterna La quantit di radiazione assorbita da un corpo viene chiamata dose assorbita e si misura in gray altre grandezze importanti da considerare sono la dose equivalente e la dose efficace danni che una radiazione ionizzante pu provocare i tessuti biologici sono di vario tipo e vengono suddivisi in e danni somatici deterministici e danni somat
24. reattore dal sistema intermedio di scambiatori di calore del contenitore Tutto il sistema contenuto in una grande struttura di calcestruzzo e acciaio Il tempo di raddoppiamento di questo tipo di reattore cio il tempo in cui il reattore produce una quantit di combustibile doppia rispetto a quella originaria di circa 10 anni Lo sviluppo del sistema LMFBR iniziato negli Stati Uniti prima del 1950 con la costruzione del primo reattore autofertilizzante sperimentale EBR 1 Sono stati poi installati reattori autofertilizzanti operativi in Gran Bretagna Francia Russia e altri paesi dell ex Unione Sovietica procede inoltre il lavoro a scopo sperimentale in Giappone e in Germania Il primo importante impianto di questo tipo per la generazione di elettricit chiamato Super P h nix entrato in funzione in Francia nel 1984 e vanta una potenza di 1200 MW Sulle coste del Mar Caspio stato costruito un impianto di medie dimensioni il BN 600 per la produzione di energia e la desalinizzazione dell acqua Estrazione e trattamenti preliminari PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com L uranio naturale dei reattori ad acqua leggera che contiene circa lo 0 7 di uranio 235 viene estratto da giacimenti superficiali o sotterranei Il minerale viene concentrato per macinazione e poi trasportato in un impianto di conversione dove viene trasformato in esafluoruro di uranio gassoso UF6 Nell im
25. the milling process and considered it to be ammonium diuranate or sodium diuranate The compositions were variable and depended upon precipitating conditions Among the compounds identified in yellowcakes include uranyl hydroxide uranyl sulfate sodium para uranate and uranyl peroxide along with various uranium oxides Modern yellowcake typically contains 70 to 90 percent uranium oxide U308 by weight Other uranium oxides such as UO2 and UO exist the most stable oxide U30s is actually considered to be a 2 3 molar mixture of these Uranium dioxide a black crystalline powder once used in the late 1800s to mid 1900s in ceramic glazes is now is used mainly as nuclear fuel specifically in the form of fuel rods Ammonium diuranate is an intermediate product in the production of yellowcake and is bright yellow in colour Uranyl nitrate UO2 NO3 2 is an extraordinarily toxic soluble uranium salt Uranium rhodium germanium URhGe is the first discovered alloy that becomes Superconducting in the presence of an extremely strong electromagnetic field Uranium carbonate UO2 CO3 is found in both the mineral and organic fractions of coal and its fly ash and is the main component of uranium in mine tailing seepage water Isotopes PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com Naturally occurring uranium is composed of three major isotopes 238U 235U and 234U with
26. tra la popolazione In Unione Sovietica vennero prodotti molti tipi tascabili alcuni dei quali computerizzati e in Italia sono stati venduti perfino in scatola di montaggio Nonostante questa diffusione per sono ancora poche le persone che posseggono un contatore geiger e ancora meno quelle che lo sanno usare adeguatamente Manca infatti una letteratura divulgativa al riguardo La rivista mensile Nuova elettronica ha sviluppato nel tempo numerosi progetti di contatori geiger dando non solo tutte le indicazioni per realizzarli e fornendo a richiesta i materiali ma spiegando anche i principi di funzionamento e le istruzioni d uso Purtroppo per questi progetti non sono riusciti a informare adeguatamente il pubblico lasciando spesso il lettore nel dubbio nell incertezza e nella confusione mentale Come fatto un contatore geiger Un contatore geiger costituito da un tubo contenente un gas a bassa pressione per esempio una miscela di argon e vapore di alcool alla pressione di 0 1 atm Lungo l asse del tubo teso un filo metallico isolato dal tubo stesso Tra il filo e il tubo si stabilisce una differenza di potenziale di solito 1000 volt attraverso una resistenza dell ordine di un miliardo di ohm Il circuito di lettura costituito da un transistor amplificatore accoppiato mediante una resistenza e un condensatore con il contatore Tale circuito munito di una cuffia e o di un numeratore strumento di lettura analogico o d
27. with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com Rischi associati all estrazione Dato che l uranio emette radon un gas radioattivo nonch altri prodotti di decadimento altrettanto radioattivi l estrazione mineraria di uranio presenta pericoli ulteriori che si sommano a quelli gi esistenti nell attivit del minatore Le miniere di uranio che non siano a cielo aperto richiedono adeguati sistemi di ventilazione per disperdere il radon Durante gli anni 50 molti dei minatori statunitensi impiegati nelle miniere di uranio erano nativi Navajos dato che molte delle miniere erano collocate nelle loro riserve A lungo andare molti di essi svilupparono forme di cancro al polmone Alcuni di loro e dei loro discendenti sono stati beneficiari di una legge che nel 1990 ha riconosciuto il danno loro arrecato Tuballoy e Oralloy Durante il lavoro del progetto Manhattan esigenze di segretezza fecero adottare i nomi di tuballoy e oralloy per riferirsi rispettivamente all uranio naturale e all uranio arricchito Questi nomi sono ancora occasionalmente usati oggi Composti Il tetrafluoruro di uranio UF 4 noto come sale verde ed un prodotto intermedio nella produzione di esafluoruro di uranio Il concentrato di uranio viene detto Yellowcake Prende questo nome dal colore e dalla scabrosit superficiale del materiale prodotto durante le prime operazioni minerarie anche se i mulini odierni lavorando ad alta tempe
28. 238U being the most abundant 99 3 natural abundance All three isotopes are radioactive creating radioisotopes with the most abundant and stable being 238U with a half life of 4 5 x 10 years 235U with a half life of 7 x 108 years and 234U with a half life of 2 5 X 105 years 238U is an a emitter decaying through the uranium natural decay series into 206P b Uranium isotopes can be separated to increase the concentration of one isotope relative to another This process is called enrichment see enriched uranium To be considered enriched the 235U fraction has to be increased to significantly greater than 0 711 by weight typically to levels from 3 to 7 235U is typically the main fissile material for nuclear power reactors Either 235U or 239Pu are used for making nuclear weapons The process produces huge quantities of uranium that is depleted of 235U and with a correspondingly increased fraction of 238U called depleted uranium or DU To be considered depleted the 235U isotope concentration has to have been decreased to Significantly less than 0 711 by weight Typically the amount of 235U left in depleted uranium is 0 2 to 0 3 This represents anywhere from 28 to 42 of the original fraction of 235U Given that the half life of 235U is considerably shorter than 238U the depleted uranium is Still significantly radioactive as is the natural uranium after refining Another way to look at this is as follows
29. Orientamento rilevatore orizzontale Nord Sud Tempo Impulsi Impulsi Media imp Media imp Media mR h trascorso ultimo minuto totali da inizio ogni 10 ogni 10 11 33 00 10 5 79 7 9 7 9 0 015 11 43 00 20 6 156 7 8 7 1 0 015 11 53 00 30 7 237 7 9 8 1 0 016 12 03 00 40 7 302 7 6 6 5 0 013 12 13 00 50 8 396 7 9 9 4 0 018 12 23 01 00 2 481 8 0 8 5 0 017 12 33 01 10 6 576 8 2 9 5 0 019 12 43 01 20 8 644 8 1 6 8 0 013 12 53 01 30 18 725 8 1 8 1 0 016 13 03 01 40 8 799 8 0 7 4 0 015 13 13 01 50 5 894 8 1 9 5 0 019 13 23 02 00 5 979 8 2 8 5 0 017 13 33 02 10 7 1052 8 1 7 3 0 014 13 43 02 20 5 1115 8 0 6 3 0 012 13 53 02 30 14 1196 8 0 8 1 0 016 14 03 02 40 11 1274 8 0 7 8 0 015 14 13 02 50 7 1348 7 9 7 4 0 015 14 23 03 00 11 1438 8 0 9 0 0 018 14 33 03 10 6 1523 8 0 8 5 0 017 14 43 03 20 9 1602 8 0 7 9 0 015 14 53 03 30 4 1685 8 0 8 3 0 016 15 03 03 40 9 1762 8 0 7 1 0 015 15 13 03 50 9 1827 7 9 6 5 0 013 15 23 04 00 1 1893 7 9 6 6 0 013 15 33 04 10 8 1983 7 9 9 0 0 018 15 43 04 20 10 2069 8 0 8 6 0 017 15 53 04 30 8 2143 7 9 7 4 0 015 16 03 04 40 6 2226 7 9 8 3 0 016 16 13 04 50 9 2313 8 0 8 7 0 017 16 23 05 00 6 2398 8 0 8 5 0 017 16 33 05 10 5 2480 8 0 8 2 0 016 16 43 05 20 5 2559 8 0 7 9 0 015 16 53 05 30 8 2646 8 0 8 7 0 017 17 03 05 40 11 2726 8 0 8 0 0 016 Minima media ogni 10 minuti 5 5 0 011 mR h Massima media ogni 10 minuti 10 9 0 021 mR h Minima media ogn
30. SA SONO LE RADIAZIONI IONIZZANTI Le radiazioni ionizzanti sono delle particelle e delle onde elettromagnetiche dotate di potere altamente penetrante nella materia Ci permette alle radiazioni di far saltare da un atomo all altro gli elettroni che incontrano nel loro percorso In tal modo gli atomi urtati dalle radiazioni perdono la loro neutralit che consiste nell avere un uguale numero di protoni e di elettroni e si caricano elettricamente ionizzandosi La ionizzazione pu causare negli organismi viventi fenomeni chimici che portano a lesioni osservabili sia a livello cellulare che dell organismo con conseguenti alterazioni funzionali e morfologiche fino alla morte delle cellule o alla loro radicale trasformazione Si parla di danni somatici quando le radiazioni danneggiano le strutture cellulari ed extracellulari e di danni genetici quando provocano alterazioni nella costituzione dei geni Per questo le radiazioni ionizzanti sono molto nocive Nozioni da rinfrescare e Gli atomi che compongono la materia sono costituiti da un nucleo centrale formato da protoni e neutroni e da elettroni che si muovono intorno al nucleo Protoni e neutroni sono tenuti insieme da una forza di coesione molto elevata superiore a quella elettrica mentre gli elettroni in egual numero dei protoni sono tenuti intorno al nucleo dalla loro carica elettrica I protoni infatti sono cariche positive e gli elettroni negative e le cariche elettriche opposte si
31. Sistema Internazionale di unit di misura 1 Rad 0 01 gray 0 01 joule di energia assorbiti da un chilogrammo di tessuto Il gray simbolo Gy l unit di misura della dose assorbita di radiazione del Sistema Internazionale Un esposizione di un gray corrisponde ad una radiazione che deposita un Joule per chilogrammo di materia sia tessuti biologici che qualsiasi altra cosa Il gray ha sostiuito la vecchia unit il rad che per ancora talvolta utilizzata vale la relazione 1 Gy 100 rad Il gray fu definito nel 1940 da Louis Harold Gray da cui prende il nome PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com
32. a d onda maggiore 10 10 metri A differenza dei raggi alfa beta e gamma che vengono emessi da nuclei atomici radioattivi i raggi X sono prodotti da apparecchiature elettroniche o dai raggi beta negativi che si scontrano a grande velocit con la materia e Sorgente scontro di elettroni con la materia tubo da raggi X e Energia da alcuni keV a molti MeV e Velocit quella della luce e Potere penetrante forte e Potere ionizzante forte e Pericolosit elevata ma inferiore a quella dei raggi gamma inoltre la sorgente sempre esterna al corpo umano e cessa le sue emissioni una volta spenta RAGGI COSMICI e Costituzione nuclei atomici elettroni positroni e raggi gamma raggi cosmici primari o sciami fotoni elettroni raggi cosmici secondari e Sorgente extraterrestre e Energia fino a molte migliaia di MeV tra 10 e 10 eV e Velocit elevatissima forse anche superiore a quella della luce sostengono alcuni e Potere penetrante fortissimo e Potere ionizzante fortissimo e Pericolosit la loro scarsa presenza li rende del tutto innocui Anche i neutroni emessi nella disintegrazione degli atomi radioattivi e nella fissione producono indirettamente ionizzazione e causano l emissione di radiazioni gamma di alta energia quando interagiscono con atomi di idrogeno Poich producono protoni ionizzanti e particelle beta quando interagiscono con la materia possono far s che alcuni elementi stabili dive
33. a lo stato di funzionamento L accensione di uno dei nove Led in colonna 4 verdi e 5 rossi indica il valore di esposizione misurato in mR h da 0 01 mR h a 0 07 mR h L accensione del quinto Led il primo dei rossi indica il livello di guardia e viene segnalato con un suono Il piccolo tubo geiger utilizzato misura una media di 180 impulsi all ora per dosi di esposizione pari a 0 016 mR h effetto nullo e si trova vicino al lato alto disposto parallelamente a questo lato Ogni lettura dura circa venti secondi dopo i quali il contatore si azzera per ricominciare a contare Per ogni radiazione rilevata nei venti secondi della misurazione si accende un Led a partire da quello basso A cose normali in tale periodo di tempo dovrebbe accendersi solo un Led verde ma data la scarsa sensibilit del tubo in pratica non dovr accendersi nessun Led oltre il terzo Se per dovesse accendersi un Led oltre il terzo bene ripetere la misurazione altre volte per non allarmarsi inutilmente Solo se il fenomeno dovesse ripetersi con frequenza nelle misurazioni successive avremmo la certezza di aver rilevato un irradiazione superiore al normale Purtroppo le incertezze delle misurazioni con irradiazioni deboli dipendono dalle minuscole dimensioni del tubo geiger e dal tempo breve di misurazione che rendono questo strumento poco adatto ai nostri scopi Inoltre il sistema di lettura non permette neppure di valutare adeguatamente dosi consistenti di irradiazion
34. as Dopo l arricchimento l esafluoruro viene decomposto riottenendo uranio metallico e fluoro gassoso Il processo di arricchimento produce enormi quantit di uranio impoverito ossia uranio cui manca la corrispondente quantit di 235U L uranio si considera impoverito quando contiene valori di 235U generalmente compresi tra lo 0 2 e lo 0 3 Applicazioni L Uranio trova applicazione in due sue possibili forme Uranio arricchito ed Uranio impoverito Non semplice fare una distinzione netta tra applicazioni civili e militari in quanto esiste una permeabilit tra questi due utilizzi Ad esempio l Uranio arricchito pu essere usato come combustibile nei reattori nucleari civili ma anche nei reattori nucleari dei sottomarini e delle portaerei militari a propulsione nucleare Applicazioni civili x L uranio un metallo molto denso e pesante Per il suo elevato peso specifico trova impiego come materiale di zavorra e contrappesi di equilibratura in aerei elicotteri e in alcune barche a vela da regata Nel settore civile il principale impiego dell uranio l alimentazione dei reattori delle centrali elettronucleari dove viene usato un uranio arricchito al 2 3 di 235U Esistono anche reattori come il canadese CANDU che possono essere alimentati da uranio naturale non preventivamente arricchito Tra gli altri usi si annoverano PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com e l in
35. che annunciano catastrofi n dei melensi di stato che dicono che tutto sotto controllo Occorre fare da soli Chi avr la pazienza di leggere questo scritto e gli altri sullo stesso argomento che sono nel sito potr sapere 1 Come scoprire quando le fonti di informazione ufficiali tacciono se ci siano state fughe di sostanze radiattive che interessano la zona dove viviamo 2 Come accertarsi in caso di informazioni ufficiali della presenza nella nostra zona di radiazioni oltre i valori normali Infatti se ci sono state fughe di radioattivit i venti e le piogge non portano le sostanze radioattive in tutte le zone e in egual misura Gli organi d informazione ufficiali anche se facessero del loro meglio per comunicare i dati non potrebbero avere dati attendibili per ogni comune e si limiterebbero a diffondere valori medi nazionali o di ampie zone geografiche 3 Come misurare le radiazioni emesse dalle cose che sono intorno a noi e soprattutto dall aria che respiriamo e dai cibi che compriamo e ingeriamo In caso di contaminazioni dovremo fare comunque grandi sacrifici nelle nostre abitudini alimentari e cercare allora non solo di non ingerire cibi contaminati ma anche di non buttar via quelli buoni 4 Come valutare le misurazioni fatte e come comportarsi dopo gli accertamenti Se sappiamo misurare le radiazioni possiamo evitare le sorgenti e anche valutare le dosi che possiamo PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial
36. clusione di sali di uranio nelle ceramiche e nei vetri per colorare le prime e impartire una fluorescenza gialla o verde ai secondi e la datazione delle rocce ignee ed altri metodi di datazione geologica quali la datazione uranio torio e uranio piombo attraverso la misura della concentrazione di SH la cui emivita di circa 4 51 miliardi di anni e l acetato di uranile UO CH3C00 trova impiego in chimica analitica forma con il sodio un sale insolubile e il nitrato di uranio usato in fotografia e i fertilizzanti fosfatici di origine minerale possono contenere relativamente alte quantita di uranio presente come impurezza nei minerali di partenza e l uranio metallico trova uso in dispositivi a guida inerziale e nelle bussole giroscopiche Applicazioni militari La principale applicazione militare dell Uranio nella sua forma arricchita nell isotopo 235U come massa di reazione all interno delle bombe atomiche o come innesco per le bombe termonucleari La prima bomba atomica Little Boy venne realizzata nel contesto del Progetto Manhattan durante gli anni della seconda guerra mondiale e venne sganciata nell agosto del 1945 sulla citt giapponese di Hiroshima si veda Bombardamento atomico di Hiroshima e Nagasaki L altra importante applicazione militare dell Uranio si basa sul codiddetto Uranio x impoverito ovvero Uranio in cui la percentuale di 235U stata artificialmente rido
37. detergente non granuloso o abrasivo e Misure di sicurezza L accessorio per la taratura sorgente Cs nel caso dovesse essere consegnato insieme all apparecchio va subito riposto dopo l uso perch emette radiazioni In modo particolare non deve essere portato addosso o lasciato incustodito e Raccoglitore di umidit Estrarre il raccoglitore di umidit dopo aver svitato le quattro viti che stringono lo sportellino posteriore dell apparecchio Quando il raccoglitore scarico assume un colore arancione quando carico di colore blu A cose normali diventa arancione dopo un anno di funzionamento dell apparecchio e va rigenerato Il raccoglitore di umidit si rigenera mettendolo in un forno a 100 gradi per circa un ora Dopo questo trattamento ritorna blu e deve essere rimesso subito al suo posto Nel caso che all interno dell apparecchio ci sia molta umidit togliere la batteria e il tubo geiger e asciugare l apparecchio con un phon Attenzione per con temperature superiori a 50 gradi si possono danneggiare le parti elettriche tenere quindi il phon distante Nel riposizionare lo sportellino posteriore fare attenzione alla guarnizione di tenuta ACCESSORI OPZIONALI e Tubo FHZ 72 da immergere direttamente nei liquidi e Tubo FHZ 73 con bicchierino per i liquidi PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com PICCOLO CONTATORE GEIGER DI NUOVA ELETTRONICA agosto 1987 di PI Pi PT 4 4 400
38. differenza di tutti gli impianti in funzione nei paesi occidentali quello di Cernobyl non aveva un edificio di contenimento che avrebbe potuto evitare la diffusione del materiale radioattivo al di fuori della zona del reattore Vennero fatte evacuare circa 135 000 persone dalla regione circostante 33 persone morirono nell incidente resti dell impianto furono incapsulati in una struttura di calcestruzzo A partire dal 1988 gli altri PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com tre reattori dell impianto furono rimessi in funzione per essere poi definitivamente spenti il 12 dicembre del 2000 In Italia in seguito al referendum del 1987 stata interrotta la costruzione di nuovi reattori e sono stati disattivati i reattori gi funzionanti Al contrario in Gran Bretagna Francia Germania e Giappone la quantit di energia elettrica di origine nucleare in aumento DECOMMI SSI ONI NG Dopo circa 25 anni di attivit i reattori devono essere smantellati la continua esposizione all irraggiamento nucleare infatti danneggia le strutture dell impianto rendendole a loro volta altamente radioattive Il complesso delle operazioni di decontaminazione e smantellamento che concludono il periodo di attivit di un reattore prende il nome di decommissioning Le procedure possono variare a seconda dei livelli di radioattivit e delle altre variabili che caratterizzano i singoli casi in primo luogo si procede alla
39. diverse collocazioni oppure possono essere convertiti in composti stabili inglobati in vetri o ceramiche incapsulati in contenitori di acciaio inossidabile e infine seppelliti sottoterra a profondit opportune in formazioni geologiche stabili Vedi anche Energia nucleare SISTEMI DI SICUREZZA Gli impianti nucleari sono provvisti di diverse strutture di sicurezza atte a controllare le possibili fughe radioattive e a ridurre il rischio e l effetto di eventuali incidenti o malfunzionamenti del reattore Nella maggior parte dei casi un sistema di schermatura impedisce che i prodotti di fissione si liberino nella biosfera il combustibile rivestito di materiale anticorrosivo le pareti del sistema di raffreddamento primario del PWR sono realizzate in acciaio per formare una seconda barriera l acqua refrigerante stessa assorbe alcuni degli isotopi radioattivi biologicamente pericolosi come lo iodio infine la struttura esterna costruita in acciaio e calcestruzzo per fornire un ulteriore barriera Durante il normale funzionamento di un reattore sfuggono inevitabilmente piccole quantit di sostanze radioattive che fanno aumentare la dose annua assorbita dalla popolazione locale di qualche punto percentuale rispetto alla dose dovuta al fondo di radioattivit naturale Ben pi preoccupante il rilascio improvviso di sostanze radioattive in caso di incidenti il maggior pericolo costituito da una perdita nel sistema di refrigerazione p
40. ds in uranium rich ores it is recovered commercially from these sources The decay of uranium thorium and potassium 40 in the Earth s mantle is thought to be the main source of heat 2 3 that keeps the outer core liquid and drives mantle convection which in turn drives plate tectonics Uranium ore is rock containing uranium mineralisation in concentrations that can be mined economically typically 1 to 4 pounds of uranium oxide per ton or 0 05 to 0 20 percent uranium oxide Compounds PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com Uranium tetrafluoride UF 4 is known as green salt and is an intermediate product in the production of uranium hexafluoride Uranium hexafluoride UF 6 is a white solid which forms a vapor at temperatures above 56 degrees Celsius UF is the compound of uranium used for the two most common enrichment processes gaseous diffusion enrichment and gas centrifuge enrichment It is simply called hex in the industry Yellowcake is uranium concentrate It takes its name from the colour and texture of the concentrates produced by early mining operations despite the fact that modern mills using higher calcining temperatures produce yellowcake that is dull green to almost black Initially the compounds formed in yellowcakes were not identified in 1970 the U S Bureau of Mines still referred to yellowcakes as the final precipitate formed in
41. e per le quali le piccole dimensioni del tubo sarebbero pi adatte Lo strumento comunque pu essere utile per misurazioni d emergenza e approssimative PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com fuori dalla nostra abitazione considerando anche la facilit con cui lo strumento pu essere portato in tasca o in borsa Si tratta pertanto di uno strumento poco adatto sia per misurare valori bassi di irradiazione che per valori alti Necessiterebbe di un vero e proprio contatore esterno per rilevare quantit minime di radioattivit In tal caso sarebbe possibile aumentare a piacere il tempo di misurazione Ad esempio con una misurazione di un ora gli impulsi contati effetto nullo non dovrebbero mai essere troppo distanti da 180 Il collegamento con un contatore esterno non per previsto e per realizzarlo occorre un tecnico che intervenga sul circuito elettronico PANORAMICA RAPIDA DI CONTATORI GEIGER ex SOVIETICI La rilevante produzione e diffusione di contatori geiger nel territorio della ex Unione Sovietica dovuta principalmente al disastro nucleare di Chernobyl In Italia ne sono arrivati tantissimi per la quasi totalit portati dai cittadini polacchi e venduti per poche migliaia di lire Un sistema di vendita che ha fatto molto discutere ma che rientrava in un vasto programma di aiuti verso la Polonia e i Paesi dell Est in genere Oggetti non reperibili in Italia dati in cambio di un picco
42. e rilevabile con un voltmetro o con un sistema acustico o visivo A seconda della differenza di potenziale applicata tra il cilindro e l elettrodo si ha un diverso tipo di comportamento degli elettroni che si liberano al passaggio delle radiazioni ionizzanti e quindi un diverso modo di rilevamento della differenza di potenziale applicata Se la differenza di potenziale applicata dell ordine di poche decine di Volt si ha la cosiddetta camera a ionizzazione se dell ordine di qualche centinaia di Volt si ha il contatore proporzionale se dell ordine di circa 1000 Volt si ha il contatore geiger I tre tipi di contatori a ionizzazione hanno funzionamenti e usi differenti Contatore a camera di ionizzazione Questo tipo di contatore permette attraverso discriminatori a un canale o multicanali di distinguere i diversi tipi di radiazioni in base alla maggiore o minore ionizzazione che esse provocano e quindi in base alla maggiore o minore altezza dell impulso elettrico che si rileva con il suo strumento di lettura Quest altezza proporzionale all energia della radiazione In base alla forma e alla disposizione degli elettrodi si hanno due tipi principali di camera a ionizzazione a piatti paralleli e a elettrodi cilindrici coassiali Nelle camere per particelle alfa la sorgente radioattiva va posta all interno del rilevatore perla poca penetrabilit delle particelle alfa mentre in quelle per particelle beta o raggi gamma la sorgente esterna
43. e costituita dai raggi cosmici 4 Le dimensioni dell intero strumento Anche le dimensioni dell intero strumento sono molto importanti per la sua trasportabilit Un contatore sensibile con la possibilit di sostituire i tubi geiger non pu avere dimensioni microscopiche consigliabile quindi l acquisto di due strumenti uno piccolo da taschino ed economico da portare sempre con noi per compiere misure indicative e uno grande pi costoso per misure precise da tenere in casa o da portare fuori con un certo impegno ALCUNI MODELLI DI CONTATORI GEIGER possibile che il lettore prima di acquistare un contatore geiger voglia essere informato di quelle che sono le caratteristiche di alcuni di questi strumenti oppure avendone acquistato uno voglia conoscerlo meglio e confrontarlo con altri esistenti CONTATORE GEIGER Frieseke amp Hoepfner modello FH 40 T PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com Si tratta di uno strumento tedesco ex RFT degli anni Sessanta e Settanta oggi acquistabile intorno alle 200 250 mila lire dai rivenditori di materiale surplus A parte l elettronica ormai superata uno strumento sempre valido e comodo da usarsi molto robusto versatile e affidabile Registra una media di 8 impulsi al minuto con tubo FHZ76V o di 1 3 impulsi al minuto con tubo FHZ74V Altri tubi pi sensibili sono reperibili CONTENUTO DELLA VALIGETTA di legno Il contato
44. e geiger e porlo vicino all oggetto che vogliamo misurare un cartone di latte una bottiglia d acqua una mattonella del pavimento le lancette fosforescenti di un orologio una parte del corpo umano ecc A meno che l eventuale sorgente radioattiva non sia molto forte nel qual caso ce ne accorgeremmo subito occorre misurare per un periodo di tempo abbastanza lungo i soliti dieci minuti sono in genere sufficienti poich l emissione di radiazioni specialmente se debole non costante Se ottenessimo un valore decisamente al di sopra di quello medio conosciuto ad esempio se ottenessimo un valore di 0 022 mR h avremmo la certezza di trovarci di fronte a una piccola fonte di radiazioni ionizzanti che potremmo avere individuato nel cartone di latte o nella bottiglia d acqua minerale La controprova delle nostre misurazioni si pu ottenere allontanando il contatore geiger dall oggetto misurato In questo caso i dati rilevati dovranno scendere a valori normali L allontanamento dalla sorgente radioattiva determinante per la diminuzione della dose di esposizione rilevata perch a meno che la sorgente non sia molto estesa nello spazio i valori diminuiscono in ragione del quadrato della distanza come se la sorgente fosse puntiforme il caso in pratica del cartone di latte o della bottiglia d acqua Come misurare anche le radiazioni beta PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com Quando si compio
45. e piastrine o come bracciali per essere portati dove sono presenti sostanze radioattive o apparecchi per l emissione di raggi X Ad esempio ne fanno comune uso i radiologi Essi si basano sull impressione di un emulsione fotografica sottoposta ad irradiazione poich le emulsioni fotografiche si anneriscono in modo proporzionale alla dose assorbita Dosimetri elettrostatici Sono camere di ionizzazione molto piccole che vengono portate nel taschino come comuni penne stilografiche di cui hanno la forma Basano il loro funzionamento sugli effetti della ionizzazione di un gas condensatori ad aria Alcuni di questi dosimetri si leggono direttamente attraverso un indice ingrandito con un sistema di lenti altri si leggono utilizzando un apposito strumento esterno CONTATORI Sono gli strumenti adatti a rilevare e a misurare la radioattivit nell ambiente nelle cose e nelle persone I contatori sono sostanzialmente di due tipi a scintillazione e a ionizzazione Quelli a scintillazione funzionano sul principio della luminiscenza prodotta dalle radiazioni che urtano contro determinati composti minerali Quelli a ionizzazione funzionano sul principio della maggiore conducibilit elettrica di un gas quando viene ionizzato al passaggio delle radiazioni CONTATORE A SCINTILLAZIONE Si tratta di uno strumento la cui invenzione risale agli inizi del 1900 e che si basa sul principio che le particelle alfa producono scintille quando colpiscono alcuni c
46. e sinistro test strumento Pulsante destro avvio stop azzera In altri esemplari Pulsante sinistro test strumento Pulsante centrale avvio azzera Pulsante destro stop USO per misure veloci Interruttore di sinistra a sinistra Accendere con interruttore di destra Premere pulsante di avvio Dopo 20 secondi valore in mR h dr Di USO per misure accurate Interruttore di sinistra a destra Accendere con interruttore di destra Premere pulsante di avvio e insieme avviare un cronometro via Premere pulsante di destra e fermare cronometro stop mR h Impulsi Secondi 50 Mo p Esempio di misurazione accurata tempo in secondi valore in mR h impulsi rilevati dal display 453 durata della misurazione 15 33 933 secondi valore in mR h 453 933 50 0 0097 TEST STRUMENTO PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com 1 Interruttore di sinistra a sinistra 2 Accendere con interruttore di destra 3 Premere e tenere premuto pulsante sinistro 4 Premere pulsante di avvio 5 Dopo 20 secondi si ferma al numero 1024 NOTA Il numero di impulsi dopo 20 secondi corrisponde al numero doppio di particelle al minuto su una superficie di 1 cmq Anche questo strumento dispone di due tubi geiger in parallelo di grandi dimensioni Alcune versioni ne hanno addirittura quattro Ci rende lo strumento molto sensibile e adatto a misurazioni veloci La sua caratteristica pi importante per
47. ello del mare si ha una media di una radiazione cosmica al minuto su una superficie di un centimetro quadrato gli impulsi di un tubo geiger possono essere determinati dalle dimensioni del tubo stesso I raggi cosmici possono diminuire o aumentare entro certi limiti a seconda delle condizioni atmosferiche dell ora del giorno e della notte e di altri fattori Per questo motivo i valori misurati potrebbero non essere gli stessi tra una lettura e l altra ma se il tempo di misurazione abbastanza lungo almeno dieci minuti i valori saranno comunque vicini tra loro Attraverso misurazioni successive si avr modo di capire il comportamento dei raggi cosmici oltre quello del tubo geiger Come trasformare gli impulsi in mR h Il secondo problema da risolvere consiste nel ricavare dagli impulsi rilevati il valore della dose di esposizione in mR h Una volta che sono conosciuti gli impulsi del tubo geiger per i valori di fondo un metodo empirico ma efficace per ricavare l esposizione in mR h consiste nel contare gli impulsi al minuto rilevati in una misurazione e dividerli per 60 Il valore cos ottenuto va poi diviso per gli impulsi del tubo stabiliti per i valori di fondo Ad esempio se utilizzando un tubo da 8 imp min nominali si ottenesse una misurazione media di 10 impulsi al minuto l esposizione misurata sarebbe di 0 0208 mR h 10 60 8 Questo sistema funziona solo per valori molto bassi di esposizione diciamo fino a dieci volte i valor
48. eratore possibile compiere misurazioni lunghe a piacere che permettono una valutazione esatta anche del fondo naturale di radiazioni e Raggi beta Se si vuole ricavare l intensit dei raggi beta da una sorgente sconosciuta o mista beta gamma vanno confrontati i valori letti sulla scala dei soli raggi gamma con quelli letti sulla scala corrispondente dei raggi beta gamma La comparazione si effettua osservando le differenze angolari di spostamento della lancetta in entrambe le misurazioni Le seguenti scale possono essere comparate tra loro 0 0 5 mR h con 0 320 Imp min 0 25 mR h con 0 10000 Imp min Prima si misurano solo i raggi gamma poi quelli beta gamma e Cambio del tubo Prima di ogni cambio del tubo spengere l apparecchio e Applicazione del tubo FHZ 74 ad alta dose Se viene inserito nell apparecchio il tubo FHZ 74 il commutatore di scala deve essere girato PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com da AUS solo in senso antiorario La prima commutazione mostra la scala della batteria la seconda la scala di valori 0 50 R h solo per raggi gamma e Sonda L inserimento della sonda va fatto ad apparecchio spento e Utilizzo della sonda col tubo a bassa dose FHZ 76 Dopo aver levato il tubo dalla camera del misuratore FH 40 T la schermatura dei raggi d entrata tramite la scelta della scala non ha pi significato per cui la sonda viene provvista di una propria sch
49. eriore a quella consumata se la quantit di materiale fissile prodotto inferiore a quella del combustibile consumato il reattore si dice invece convertitore L autofertilizzazione con produzione di plutonio 239 possibile in reattori veloci vale a dire negli impianti in cui i neutroni non vengono rallentati ma urtano contro i nuclei di uranio alla stessa velocit a cui vengono emessi infatti alle alte energie che si ha la massima probabilit di cattura dei neutroni da parte dei nuclei di uranio 238 reattori autofertilizzanti quindi non comprendono alcun tipo di moderatore La sequenza di reazioni nucleari che porta alla formazione di un nucleo di plutonio a partire da un nucleo di uranio 238 238 11 239 92U on gt aU gt 3 239 239 a3Np 3 oq Pu Nel decadimento beta un neutrone decade in un protone un elettrone e un antineutrino elettronico La fissione di un nucleo di plutonio 239 innescata da un neutrone avviene con emissione di una media di 2 8 neutroni uno dei quali necessario per indurre la fissione nello stadio successivo della reazione a catena Circa 0 5 neutroni in media vengono persi perch assorbiti dalle strutture del reattore o dal refrigerante e i restanti 1 3 neutroni possono essere assorbiti dall uranio 238 per la produzione di altro plutonio 239 secondo la reazione 3 In altri reattori un analogo ciclo di reazioni attivato per da neutroni lenti anzich veloci trasf
50. ermatura la quale a seconda che si misurino i raggi gamma oppure i raggi beta gamma deve essere manualmente girata per chiudere o aprire la finestrina Con il tubo per dosi alte FHZ 74 nella sonda non si pu adoperare la scala 0 50 R h Un modo comodo di utilizzare la sonda di fissarla all estremit di un bastone tramite la pinza in dotazione Poich la sonda pu sporcarsi bene coprirla con un sacchetto di cellofan e Prova di corretto funzionamento Uno speciale accessorio emettitore di radiazioni va applicato in un apposito posto dell apparecchio vicino al tubo geiger Usando il tubo FHZ 76 e la scala 0 25 mR h lo strumento deve indicare un valore di 5 mR h 15 circa 6 mm Poich per l emettitore di radiazioni non viene consegnato insieme all apparecchio per ovvi motivi di sicurezza il buon funzionamento si pu rilevare anche con l effetto nullo utilizzando la scala 0 0 5 mR h o la scala 0 320 Imp min Utilizzando il tubo FHZ 76 la media degli impulsi al minuto deve essere circa 8 per una misurazione di almeno dieci minuti e Batteria Il cambio della batteria si effettua ad apparecchio spento La parte negativa della batteria deve stare verso l avvitatore Se la batteria viene inserita male non si ha contatto Ricaricare nuovamente le batterie che sono state caricate l ultima volta da pi di un anno e Pulizia Pulire l esterno dell apparecchio di tanto in tanto con acqua pi eventualmente un
51. ersion http www pdffactory com the hydrogen bomb nuclear fusion would be nuclear weapon because only the nuclei participate Applications Before radiation was discovered uranium was primarily used in small amounts for glass and pottery dyes such as uranium glass and in Fiestaware After the discovery of uranium radiation and especially after the discovery of radium in uranium ores these additional scientific and practical values of uranium were pursued After the discovery in 1939 that it could undergo nuclear fission uranium gained new importance on the world political scene as many scientists independently realized it could be used for nuclear power or even for weapons purposes During the Manhattan Project the wartime Allied program to develop the first atomic bombs during World War Il the United States government bought up many reserves of uranium around the world although the process of enriching it to applicable levels required gargantuan facilities see Oak Ridge National Laboratory Eventually enough uranium mainly from Democratic Republic of the Congo Belgian Congo was enriched for one atomic bomb which was dropped on Hiroshima Japan in 1945 The other nuclear weapons developed during the war used plutonium as their fissionable material which itself requires uranium to produce Initially it was believed that uranium was relatively rare and that nuclear proliferation could be av
52. esposti ad un elevato rischio di contrarre il cancro o altre malattie polmonari Anche le acque usate dalle miniere per il trattamento del minerale possono diventare veicolo di contaminazione per le aree vicine Ricerche condotte nel 2005 dall Arizona Cancer Center su sollecitazione della Nazione Navajo in cui sono ubicate alcune miniere di uranio hanno scoperto capacit mutagene di questo elemento che in grado di penetrare nel nucleo cellulare e legarsi chimicamente al DNA alterandolo e provocando errori nella produzione delle proteine e portare le cellule in stato precanceroso Gli edifici costruiti su depositi di uranio siano essi giacimenti o depositi di scorie rischiano una elevata esposizione al radon che da essi si libera PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com L uranio metallico finemente suddiviso pu incendiarsi spontaneamente Notable characteristics When refined uranium is a silvery white weakly radioactive metal which is slightly softer than steel It is malleable ductile and slightly paramagnetic Uranium metal has very high density 65 more dense than lead but slightly less dense than gold When finely divided it can react with cold water in air uranium metal becomes coated with uranium oxide Uranium in ores can be extracted and chemically converted into uranium dioxide or other chemical forms usable in industry Uranium metal has three allotropic forms
53. eutroni con i nuclei di uranio 235 e minima la probabilit di cattura da parte dell uranio 238 necessario che i neutroni abbiano un energia dell ordine dell energia di agitazione termica vale a dire di circa 0 025 eV da qui la denomninazione di neutroni termici Poich l energia a cui normalmente vengono emessi di gran lunga maggiore circa 2 MeV ossia quasi 100 milioni di volte maggiore si fa in modo che prima di colpire i nuclei di uranio i neutroni urtino contro le molecole di una sostanza capace di rallentarli Tale sostanza deve avere un peso molecolare contenuto in modo che nell urto i neutroni possano perdere grandi quantit di energia e una densit sufficientemente elevata per questo a seconda dei casi si utilizza come moderatore acqua acqua pesante con deuterio anzich idrogeno o grafite Sistema di raffreddamento Il sistema di raffreddamento preleva il calore prodotto nel nocciolo e lo trasferisce alle turbine Nella maggior parte degli impianti il sistema di raffreddamento composto da due circuiti il calore prodotto nel nocciolo del reattore viene prelevato dal circuito primario e attraverso uno scambiatore viene trasferito a un circuito secondario dove ha luogo la trasformazione in vapore questo aziona le turbine del generatore che produce energia elettrica Il liquido che circola nel sistema pu essere acqua o nel caso dei reattori autofertilizzanti un metallo liquido come il sodio Sistemi di cont
54. gamma alto potere di penetrazione Le radiazioni ionizzanti possono essere prodotte con vari meccanismi i pi comuni sono decadimento radioattivo fissione nucleare fusione nucleare emissione da corpi estremamente caldi radiazione di corpo nero o da cariche accelerate bremsstrahlung o radiazione di sincrotrone Per poter ionizzare la materia la radiazione deve possedere un energia tale da poter interagire con gli elettroni degli atomi cui viene a contatto Le particelle cariche possono interagire fortemente con la materia quindi elettroni positroni e particelle alfa possono ionizzare la materia direttamente Queste particelle possono derivare dai decadimenti nucleari che vengono chiamati decadimento alfa per le particelle alfa e beta per gli elettroni e i positroni In questi casi il potere di penetrazione di queste radiazioni limitato in quanti le particelle alfa anche se molto ionizzanti non possono superare strati di materia superiori ad un foglio di carta mentre le particelle beta possono essere schermate da un sottile strato di alluminio Anche i fotoni e i neutroni d altro canto pur non essendo carichi se dotati di sufficiente energia possono ionizzare la meteria fotoni con frequenza pari o inferiore ai raggi ultravioletti sono ritenuti ionizzanti per l uomo In questo caso queste particelle sono meno ionizzanti delle precedenti ma possono penetrare molto a fondo nella materia e per
55. gia elettrica Richiedono come combustibile l uranio arricchito generalmente ossido di uranio al 3 di 235U in forma di barre disposte in fasci Ne esistono due varianti quella ad acqua pressurizzata PWR Preesurized Water Reactor e quella ad acqua bollente BWR Boiling Water Reactor Nei reattori ad acqua pressurizzata l acqua funziona sia da moderatore che da refrigerante Viene portata a una pressione altissima di circa 150 atm e pompata nel nocciolo del reattore dove per effetto del calore prodotto dalle reazioni di fissione raggiunge la temperatura di circa 325 C Incanalata attraverso un apposito circuito l acqua cede il calore accumulato a un circuito secondario all interno di questo secondo circuito l acqua viene riscaldata e convertita in vapore per azionare i generatori a turbina Il circuito secondario isolato dal nucleo del reattore perci non radioattivo Chiude il ciclo un terzo circuito che fa circolare acqua proveniente da un fiume un lago o una torre di raffreddamento La potenza sviluppata di circa 1000 MW Nel reattore ad acqua bollente l acqua mantenuta a pressione piuttosto bassa circa 70 atm per cui entra in ebollizione gi all interno del nocciolo Il vapore prodotto viene mandato direttamente al generatore a turbina condensato e quindi ripompato nel reattore Come nei reattori PWR infine l acqua di raffreddamento del condensatore proviene da un altra fonte come un fiume o un lago In q
56. i Commutatore basso a destra scala su 2 000 per valori bassi su 20 00 per valori alti Si tratta di uno strumento molto versatile con cui possibile compiere misurazioni sia istantanee che accurate Dispone di due tubi geiger in parallelo di dimensioni abbastanza grandi e di una finestra per 1 raggi beta Dispone inoltre di numerose scale e tipi di lettura non solo per la dose di esposizione ma anche con equiparazioni un po forzate per quella assorbita e per l attivit specifica AHPN 01 02 COCHA e Strumento di lettura digitale a cristalli liquidi e Sonoro no solo avviso a fine lettura e Numero tubi geiger 2 o 4 tipo SBM20 9011 o equivalenti e Impulsi al minuto nell effetto nullo 48 o 96 e Finestra per soli gamma o beta gamma si PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com e Misurazioni possibili Dose di esposizione in mR h Densit del flusso di particelle su cmq al minuto e Commutatore di scala no e Commutatore dei tempi s per 20 secondi e indefinitamente e Presa per interfacciamento si e Alimentazione 9 V con batteria transistor e Presa di alimentazione esterna no e Indicazione tensione della batteria di alimentazione no e Difetti possibili ai cristalli liquidi dello strumento di lettura Interruttore di destra gt Acceso Spento Interruttore di sinistra e a sinistra conta per 20 e a destra conta indefinitamente con un suono ogni 10 scatti Pulsant
57. i pesante l uranio 239 che si disintegra rapidamente formando nettunio 239 un isotopo dell elemento di numero atomico 93 nettunio Un ulteriore disintegrazione tramuta questo isotopo in un isotopo dell elemento con numero atomico 94 il plutonio 239 Quest ultimo come l uranio 235 subisce fissione in seguito ad assorbimento di un neutrone e pu essere pertanto usato come materiale per la fabbricazione di bombe nucleari soltanto se si dispone di un intensa sorgente di neutroni una tale sorgente pu essere fornita ad esempio da una reazione a catena controllata in un reattore nucleare Durante la seconda guerra mondiale i reattori nucleari furono progettati in modo da fornire neutroni per produrre plutonio Reattori in grado di trattare grandi quantit di uranio 238 furono messi in funzione a Hanford nello stato di Washington e nei pressi di Aiken nel South Carolina Reattore nucleare INTRODUZI ONE PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com Reattore nucleare Impianto in cui si alimenta e si controlla una reazione nucleare a catena finalizzata alla produzione di energia di armi nucleari o alla ricerca scientifica Esistono due tipologie di reattori nucleari basati su due tipi di reazione diverse a fissione e a fusione Di questi soltanto i primi hanno un bilancio energetico positivo e sono quindi utilizzati per la produzione di energia elettrica i reattori a fusione invece sono ancora i
58. i 05 minuti 5 0 0 010 mR h Massima media ogni 05 minuti 11 2 0 022 mR h Minimo impulsi al minuto 1 0 002 mR h Massimo impulsi al minuto 18 0 035 mR h Media degli impulsi 8 0 Media mR h 0 0167 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com Qui di seguito la schermata con il grafico degli stessi dati della tabella precedente Fi per vedere un altro file inuti trascorsi 345 Min media 10 min F10 menu principale 5 5 Imp ultimo min 5 Max media 10 min 10 9 F2 var scala grafico e medie F3 stampa Inizio misurazione alore esposizione media ultimi 10 min 0 014 mR h 25 04 1996 Ore 11 23 2h 3h 4h 5h 6h 7h 8h 9h 10h Qui di seguito la schermata riguardante le ultime otto ore di una misurazione con tubo FHZ74 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com Impuls da inizio 3916 Fi per vedere un altro file inuti trascorsi 2882 F10 menu principale F2 variazione scala grafico Minimo Imp min O Min media 05 min F3 stampa Massimo Imp min 8 Max media 05 min 22 07 1995 Ore 15 42 42h 43h 44h 45h 46h 47h 48h 49h 50h 10 Come misurare Supponiamo ora di avere un contatore geiger che dia gi valori in mR h o di essere noi in grado come sopra descritto di trasformare gli impulsi letti in mR h Supponiamo anche che il valore normale di esposizione si aggiri nella zona dove si misura intorno a 0 016 mR h Innanzi tutto occorre accendere il contator
59. i di fondo perch per valori pi alti gli impulsi tendono a confondersi e il tubo geiger presenta dei tempi morti della durata di qualche microsecondo che sfuggirebbero alla nostra lettura Per forti dosi di esposizione che peraltro non presentano difficolt di rilevamento come per le dosi deboli necessario un display di lettura Il metodo empirico sopra descritto presuppone un valore normale di esposizione pari a 0 0167 mR h Questo valore per pu variare da zona a zona e da abitazione ad abitazione Ci dipende dalla natura delle rocce dei luoghi e dai materiali usati nelle costruzioni Stabilire dei valori assoluti non facile e forse non possibile Comunque non neppure necessario Indipendentemente dal valore del fondo naturale quello che conta davvero rilevare le variazioni quando si avvicina il nostro contatore alle sorgenti di radiazioni oppure notare col passare del tempo variazioni nell ambiente Esempio di tabella di rilevamento con collegamento al computer del contatore geiger La tabella non leggibile con vecchi browser MISURE DI RADIAZIONI IONIZZANTI FILE 96425455 GEI Giorno 25 04 1996 Inizio misure ore 11 23 Fine misure ore 17 03 Durata misure 5 ore e 40 minuti Localit Barga Lu Luogo abitazione garage PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com Oggetto raggi cosmici Radiazioni non rilevate alfa e beta Rilevatore tubo geiger FHZ76V
60. i produrre in due f anni un progetto funzionante Al giorno d oggi le informazioni disponibili sono molto maggiori e con un normale Pc si possono fare delle simulazioni impensabili negli anni 60 Quindi assemblare una bomba funzionante avendo il materiale non semplice per l uomo della strada non basta mettere insieme il materiale lo si farebbe fondere e basta ma alla portata di qualsiasi stato o di qualsiasi gruppo terroristico ben organizzato La bomba assemblata sarebbe una bomba rudimentale come quella di Hiroshima avrebbe grosse dimensioni non utilizzabile per esempio su un missile e potenziale non superiore a qualche Kiloton ma sarebbe comunque pi che sufficiente a radere al suolo una citt di qualche decina di migliaia di abitanti Con studi pi accurati con simulazioni numeriche e con qualche esperimento non nucleare si possono produrre design migliori a innalzare l energia dell esplosione e a ridurre le dimensioni Per bombe a fusione Fino a 50 Megaton o per design particolari e pi efficienti come ad esempio le armi tattiche che stanno in un proiettile d artiglieria servono dei test Gli israeliani per esempio hanno prodotto armi tattiche di dimensioni molto ridotte facendo solo un test o probabilmente due di cui forse uno segreto in collaborazione col Sudafrica Enrico Barsanti LE RADIAZIONI IONIZZANTI CHE COSA SONO La v
61. i sono visti riconosciuti risarcimenti per le indennit loro dovute e mai pagate previste per l estrazione di materiale radioattivo minerali di uranio delle miniere americane non erano ricchi quanto quelli del Congo belga ma venivano comunque estratti nello sforzo di raggiungere un autosufficienza produttiva Sforzi simili furono condotti dall Unione Sovietica anch essa priva di scorte di uranio all inizio del suo programma nucleare Ascesa e stagnazione dell estrazione dell uranio PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com La ricerca dell uranio nel mondo trov un grande impulso all inizio della guerra fredda gli Stati Uniti al fine di garantirsi adeguate forniture di uranio da destinare alla produzione di armi crearono nel 1946 la Atomic Energy Commission AEC incaricata di esplorare potenziali giacimenti per conto dello stato e di intervenire sul prezzo di mercato dell uranio L AEC fissando un prezzo elevato per i minerali di uranio contribu ad un vero e proprio boom nei primi anni 50 Giacimenti furono scoperti nello Utah nel 1952 anche se la concentrazione di uranio era comunque inferiore a quella osservata in campioni provenienti dal Congo belga o dal Sudafrica al picco dell euforia mondiale per l energia nucleare negli anni 50 furono anche presi in considerazione metodi per estrarre l uranio e il torio dai graniti e dalle acque marine La domanda da parte dell apparat
62. ici stocastici e danni genetici stocastici Il r ntgen simbolo R una unit di misura della radiazione ionizzante come raggi X e raggi gamma Il r ntgen riferito solo a radiazioni X e gamma Non fa pi parte delle unit del Sistema Internazionale Il r ntgen definito come la quantit di radiazione che produce in un campione di aria di 1mL a 0 C e 1 atm una ionizzazione corrispondente ad una carica elettrica di 1 ues ovvero 2 08 x10 coppie di ioni Il rem un unit di misura della dose equivalente di radiazioni La parole rem un acronimo in lingua inglese per Roentgen equivalent man ovvero roentgen equivalente per uomo indica la quantit di radiazione necessaria a produrre un effetto biologicamente dannoso Il rem definito come il prodotto della dose assorbita espressa in rad per un fattore di qualit Q che tiene conto del differente impatto biologico dei diversi tipi di radiazione Per raggi X e raggi gamma Q pari a 1 per i neutroni Q varia tra 5 e 20 a seconda dell energia per la radiazione alfa Q pari a 20 Poich la dose di 1 rem piuttosto elevata si fa spesso uso del suo sottomultiplo il millirem Nel Sistema Internazionale il rem stato sostituito dal sievert con la conversione 1 Sv 100 rem Il sievert simbolo Sv l unit di misura della dose equivalente di radiazione nel Sistema Internazionale Tale grandezza ha le stesse dimensioni
63. identici non esistono metodi chimici che permettano di separare l uranio 235 dall uranio 238 per la separazione sono state studiate moltissime tecniche fisiche che si basano in linea di principio sulla lieve differenza di peso fra i due tipi di atomo PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com Un enorme impianto a diffusione gassosa fu realizzato durante la seconda guerra mondiale a Oak Ridge nel Tennessee e venne ingrandito al termine del conflitto altri due impianti simili furono costruiti a Paducah nel Kentucky e a Portsmouth nell Ohio Il materiale di partenza un gas estremamente corrosivo l esafluoruro di uranio che viene pompato contro barriere che presentano molti milioni di minuscoli fori attraverso i quali le molecole pi leggere che contengono l isotopo 235 dell uranio si diffondono con velocit lievemente maggiore rispetto alle altre vedi Diffusione Quando il gas passato attraverso migliaia di barriere risulta notevolmente arricchito nell isotopo di uranio pi leggero e il prodotto finale contenente oltre il 90 di uranio 235 di qualit adatta alla produzione di armi Produzione di plutonio L isotopo uranio 238 elemento con numero atomico 92 non in grado di sostenere una reazione a catena ma pu essere convertito in un elemento fissile mediante bombardamento con neutroni Quando un nucleo di uranio 238 cattura un neutrone si trasforma in un isotopo ancora p
64. igitale Schema di contatore geiger condensatore tubo geiger TITTI AAW Ba sistema di lettura resistenze batteria Dove si acquistano i contatori geiger Acquistare dei contatori geiger non difficile basta rivolgersi a un negozio di materiale elettronico e ordinare lo strumento che riteniamo pi adatto per i nostri scopi difficilmente il negoziante avr disponibile un contatore geiger da mostrare I criteri di cui bisogna tener conto nella scelta 1 gamma e beta gamma Per prima cosa bisogna che il nostro contatore geiger abbia la possibilit di rilevare sia le particelle beta che i raggi gamma Se teniamo alla nostra salute necessario poter rilevare anche le particelle beta Generalmente un buon contatore geiger ha il tubo rilevatore fatto di materiale attraversabile dalle particelle beta Tale tubo deve essere per collocato all interno di un involucro impermeabile a dette particelle In questo PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com modo con una finestra apribile e chiudibile con un metallo in grado di non far passare le particelle beta lo strumento potr rilevare sia tutte le radiazioni fino al grado di penetrazione delle particelle beta finestra aperta sia solo le radiazioni con grado di penetrazione uguale o superiore ai raggi x e gamma finestra chiusa 2 Le dimensioni del tubo geiger Le dimensioni del tubo geiger sono molto importanti perch
65. isotopi sono radioattivi il pi stabile 238U emivita 4 5 x 109 anni seguono 235U 7 x 108 anni e 234U 2 5 x 105 anni 238U emette particelle alfa decadendo in 206Pb Gli isotopi dell uranio vengono separati per aumentare la concentrazione di 235U rispetto a 238U questo processo chiamato arricchimento L uranio si considera arricchito quando la frazione di 235U considerevolmente maggiore del livello naturale circa lo 0 7 tipicamente su valori compresi tra il 3 ed il 7 235U il tipico materiale fissile per i reattori nucleari sia 225U che 239P u sono usati per la produzione di armi nucleari PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com Arricchimento dell uranio Per ottenere un materiale fissile che sia adatto a scopi nucleari cio che emetta una quantit sufficiente di neutroni necessario aumentare la concentrazione dell isotopo 235U rispetto al pi comune e meno radioattivo 238U Questo un compito estremamente difficile non possibile separarli per via chimica e l unico modo sfruttare la piccolissima meno dell 1 5 differenza di peso Per fare questo si fa reagire l uranio metallico con fluoro ottenendo esafluoruro di uranio UF6 un composto solido bianco che sublima in fase gassosa al di sopra di 56 C Questo composto viene usato nei due pi comuni processi di arricchimento l arricchimento per diffusione gassosa e quello per centrifugazione del g
66. ita come una strada irta di ostacoli che non possiamo fare a meno di percorrere Molti vanno alla cieca seguendo le indicazioni di qualcuno solo pochi guardano gli ostacoli con i propri occhi PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com PREMESSA Le pubblicazioni oggi in commercio riguardanti la protezione contro le radiazioni nucleari sono strettamente specifiche e rivolte solo al personale addetto agli impianti dove esse si generano o dove si fa uso di materiale radioattivo Non esistono invece pubblicazioni rivolte ai cittadini e alle popolazioni anche se gli incidenti le cui conseguenze riguardano tutti come una fuga di materiali radioattivi da una centrale termonucleare siano stati frequenti in passato e siano tutt altro che improbabili in futuro Nonostante siano trascorsi pi di dieci anni dal grave incidente nella centrale atomica di Cernobyl la cui nube radioattiva ha per molti giorni sconvolto mezzo mondo e nonostante che in quella occasione gli organi competenti per l informazione abbiano dato prova di grande inaffidabilit e abbiano contribuito a confondere le idee con comunicati spesso incomprensibili e contraddittori ancora oggi non esiste una letteratura divulgativa che insegni come si rilevino e si misurino le radiazioni che informi su come valutare di volta in volta i casi di pericolo e che dia indicazioni sui comportamenti da adottare Apposite pubblicazioni divulgative non
67. li fissi possono avere pi di un rilevatore e sono muniti di un allarme sonoro e visivo nonch di un collegamento con un unit di registrazione dei dati rilevati Quelli portatili hanno in genere un solo rilevatore ma possono anch essi avere un allarme sonoro e visivo ed essere collegati con unit di registrazione Foto di un contatore a camera di ionizzazione CARATTERISTICHE DEI CONTATORI GEIGER Tra tutti gli strumenti il pi comune e il pi adatto per misurazioni casalinghe in grado di rilevare a basso costo l eventuale danno che le radiazioni ionizzanti possono provocare sugli organismi senz altro il contatore geiger Inoltre poich quello che interessa conoscere ai fini dei danni sugli organismi la ionizzazione prodotta da una sostanza irradiata l unit di misura da prendere principalmente in considerazione il r ntgen R cio l unit di misura propria dei contatori geiger Per questi e per altri motivi pratici tale strumento sar scelto per le nostre misurazioni e merita una trattazione pi approfondita Pregi e difetti del contatore geiger Questo strumento ha molti pregi e pochi difetti Tra i pregi rientra la semplicit d uso il basso costo d acquisto e di utilizzo la rapidit delle misurazioni la precisione l affidabilit e la durata nel tempo Tra i difetti vi l impossibilit di determinare l energia delle radiazioni misurate e di rilevare generalmente le particelle alfa Queste partice
68. lle per anche se hanno una grande energia sono praticamente innocue perch non possono penetrare oltre l epidermide inoltre quando una sorgente radioattiva emette particelle alfa o beta emette anche radiazioni gamma che rappresentano si pu dire la compensazione fisica dell emissione di particelle Di conseguenza le sorgenti di raggi alfa sono rilevate indirettamente attraverso il rilevamento dei raggi gamma Conoscere poi l energia delle radiazioni rilevate non importante per salvaguardare la nostra salute Non sono le radiazioni in se stesse a nuocerci ma la ionizzazione da loro prodotta e questa viene rilevata dal contatore geiger in tutta la sua consistenza Generalmente i contatori geiger sono meno precisi di quelli a scintillazione per quanto riguarda il rilevamento e la misurazione di bassi livelli di radiazione ma se utilizzati con accortezza e per un periodo di tempo sufficientemente lungo possono dare risultati estremamente precisi Quelli a scintillazione del resto sono molto delicati sensibili alla luce e pi costosi PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com Il contatore geiger dunque lo strumento da utilizzare per i nostri scopi Le informazioni sui contatori geiger I contatori geiger sono divenuti popolari ai tempi degli esperimenti nucleari negli anni Cinquanta e Sessanta ma mai come dopo il disastro nucleare di Chernobyl nel 1986 questi apparecchi si sono diffusi
69. lo aiuto economico PKC 20 03 PRIPIATS Vind PREMO A Ead REJ An x o n e arge mea jpa x E nos 2 08 t Pitt mo lan Am Se zonn inont e Strumento di lettura digitale a cristalli liquidi e Sonoro s escludibile e Numero tubi geiger 2 tipo SBM20 9011 o equivalenti e Impulsial minuto nell effetto nullo 48 e Finestra per soli gamma o beta gamma si e Misurazioni possibili Dose di esposizione in mR h valori normali indicati dal display intorno a 0 016 Equivalente di dose in microSv h valori normali indicati dal display intorno a 0 16 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com Densit del flusso di particelle su cmq al minuto valori normali indicati dal display intorno a 8 Attivit specifica in Ci Kg valori normali indicati dal display intorno a 400x10 e Commutatore di scala si e Commutatore dei tempi si 20 e 200 secondi 10 e 100 minuti per l attivit specifica e Presa per interfacciamento no e Presa di alimentazione esterna si e Alimentazione 9 V con batteria transistor e Indicazione tensione della batteria di alimentazione s e Difetti in alcuni di questi strumenti il voltmetro a cristalli liquidi si annerisce dopo poco tempo USO NORMALE Valori in mR h misurati con medie di 200 secondi Commutatore alto centrale su gamma Commutatore alto destro su X Commutatore basso a sinistra tempo su 200 second
70. ltima generazione consumano poco e funzionano ottimamente Quelle di prima generazione non sono particolarmente complicate da fabbricare mentre quelle moderne richiedono tecnologie non facilmetne accessibili e secretate E il metodo pi facile e redditizio per avere un buon potenziale di fabbricazione per costruire un arsenale nucleare e si sa che molti stati hanno costruito impianti di questo tipo Pakistan Israele o stanno cercando di costruirli Iraq La Separazione aerodinamica concettualmente simile alla centrifugazione solo che il gas viene iniettato ad alta pressione in un condotto a spirale Richiede pi energia della centrifugazione ma pi semplice stato utilizzato dal Sud Africa per costruire un piccolo arsenale nucleare oggi smantellato La Separazione Elettromagnetica calutrone la tecnologia con cui gli Usa hanno costruito la prima bomba all uranio quella di Hiroshima si accelerano delle particelle cariche con un piccolo acceleratore e le si spara contro gli atomi di uranio ionizzandoli strappando cio loro uno o pi elettroni A questo punto gli atomi carichi elettricamente possono essere separati visto che hanno la stessa carica ma massa differente In questo modo si separano delle piccole quantit di uranio molto puro adatto a costruire armi nucleari Richiede dei buoni magneti e una ingente quantit di energia elettrica Visto che si trattava di una tecnologia molto vecchia i partic
71. n fase di messa a punto e sperimentazione vedi Fusione nucleare Il primo reattore nucleare a fissione passato alla storia come pila atomica fu costruito e collaudato da Enrico Fermi e dai suoi collaboratori nel dicembre 1942 nella palestra dello stadio universitario di Chicago Nell esperimento fu accertata la possibilit di produrre una reazione a catena di fissione dell uranio capace di autosostenersi senza degenerare in esplosione Da allora nel mondo sono stati progettati e costruiti reattori a fissione di diverso tipo per scopi scientifici e commerciali PARTI DI UN REATTORE A FISSIONE principali componenti di un reattore a fissione sono il combustibile il moderatore e il sistema di raffreddamento primi due elementi costituiscono il nocciolo del reattore la zona in cui hanno luogo le reazioni nucleari il sistema di raffreddamento invece circonda il nocciolo e preleva il calore prodotto trasferendolo alle turbine Completano l impianto diversi dispositivi di controllo strumenti di misura di schermatura e sistemi ausiliari e di emergenza Combustibile Il combustibile costituito da un materiale fissile un composto di un elemento pesante come l uranio o il plutonio nuclei di questi elementi infatti hanno la propriet di andare incontro a fissione spontaneamente o in seguito all urto con altre particelle L uranio pu essere utilizzato in due forme naturale o arricchita L uranio naturale contiene i diver
72. no misurazioni di prodotti alimentari o di oggetti con cui abbiamo contatti fisici occorre misurare anche le radiazioni beta A tal fine bisogna aprire la finestra che copre il tubo geiger il contatore deve offrire questa possibilit Potrebbe essere utile cercare di capire in che misura la sorgente radioattiva emetta radiazioni beta e radiazioni gamma In tal caso sufficiente compiere due diverse misurazioni una con la finestra del rivelatore aperta radiazioni beta e gamma e una con la finestra del rivelatore chiusa solo radiazioni gamma Naturalmente per fare misure attendibili occorre un po di esperienza Per avere informazioni del pericolo che corriamo rilevando misurazioni superiori ai livelli normali e per conoscere la soglia di pericolo si tenga presente quanto gi detto in Gli effetti delle radiazioni sull organismo Per sapere invece come difenderci dalle radiazioni e come valutare con esempi concreti le sorgenti radioattive individuate si veda Come difenderci dalle radiazioni che per ancora non attivato In pratica si tenga presente che se i valori misurati sono il doppio di quelli normali e possiamo essere esposti per lungo tempo alle radiazioni dobbiamo cominciare a prestare attenzione alla sorgente radioattiva Fine Copyright 1998 by Enrico Barsanti Prima edizione su Internet 9 giugno 1998 Radiazioni ionizzanti Le radiazioni ionizzanti sono quelle radiazioni dotate di sufficiente energia da p
73. no principalmente in Canada Repubblica democratica del Congo e Stati Uniti La maggior parte dell uranio degli Stati Uniti deriva dalla carnotite presente in Colorado Utah New Mexico Arizona e Wyoming Un minerale detto coffinite scoperto nel 1955 in Colorado contiene fino al 61 di uranio Depositi di coffinite si trovano in Wyoming ESTRAZIONE Il metodo classico di estrazione dell uranio prevede che la pechblenda venga triturata e mescolata con acido solforico e nitrico L uranio si scioglie e forma il solfato di uranile UO2S04 mentre il radio e gli altri metalli del minerale vengono precipitati come solfati Aggiungendo idrossido di sodio si precipita il diuranato di sodio Na2U207 6H20 noto anche come ossido giallo di uranio Per ottenere l uranio dalla carnotite il minerale viene finemente polverizzato e mescolato con soda e potassa calde che sciolgono l uranio il radio e il vanadio Dopo aver eliminato le sabbie inutili il composto viene trattato con acido solforico e cloruro di bario Una soluzione caustica e alcalina aggiunta al liquido precipita l uranio e il radio in forma concentrata Questi metodi classici di estrazione dell uranio dai suoi minerali sono stati sostituiti da procedure pi moderne Separazione degli isotopi dell uranio L isotopo fissile uranio 235 rappresenta solo lo 0 7 dell uranio naturale che costituito prevalentemente dal pi pesante e stabile uranio 238 Poich i due isotopi sono chimicamente
74. nore o in isotopi dei nuclei di partenza mantenendo lo stesso numero atomico Ci avviene emettendo particelle raggi alfa e beta e radiazioni elettromagnetiche raggi gamma entrambe dotate di potere penetrante e ionizzante I raggi alfa beta e gamma sono di natura tra loro diversa In un campo elettrico ad esempio i raggi alfa e beta deflettono verso il negativo i beta verso il positivo e i gamma non deflettono i raggi beta si chiamano anche positroni Attenzione Non va confuso il fenomeno che all origine della radioattivit con quello della formazione degli ioni Gli ioni di cui si gi parlato infatti sono dovuti all urto delle radiazioni ionizzanti sugli elettroni degli atomi col risultato che il numero degli elettroni a variare rispetto al numero dei protoni I nuclidi radioattivi invece sono una delle sorgenti di radiazioni ionizzanti e la loro instabilit non elettrica ma nucleare avendo diverso il numero di neutroni rispetto a quello dei protoni I nuclei instabili prima di decadere a un livello energetico pi basso rimangono nel loro stato di radioattivit per un periodo di tempo variabile da una frazione di secondo fino a molti milioni di anni secondo la loro specie atomica Il fenomeno non in alcun modo influenzabile dall esterno variazioni di pressione di temperatura ecc Le sostanze radioattive in natura sono una decina e sono costituite da nuclidi di numero atomico maggiore di 82 piomb
75. ntino radioattivi Fine Copyright 1997 by Enrico Barsanti Prima edizione su Internet 11 settembre 1997 Enrico Barsanti COME SI RILEVANO E SI MISURANO LE RADIAZIONI GLI STRUMENTI E IL LORO USO PANORAMICA DEI PRINCIPALI STRUMENTI Esistono molti strumenti di diversa concezione e fattura che sono in grado di rilevare e misurare la radioattivit I principi di funzionamento riguardano essenzialmente gli effetti che la radioattivit PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com provoca su alcune sostanze come l impressione di emulsioni fotografiche l eccitamento di sostanze luminescenti e la ionizzazione di gas liquidi o cristalli al passaggio delle radiazioni Gli scopi principali di questi strumenti sono 1 tenere sotto controllo la dose accumulata da ciascun individuo rilevare e misurare i livelli di irradiazione o di contaminazione radioattiva nell ambiente nelle cose e negli individui 3 tenere costantemente sotto controllo i livelli di irradiazione o di contaminazione nell ambiente e nelle cose con eventuale registrazione dei dati rilevati 4 dare informazioni particolareggiate sul tipo di sorgente radioattiva DOSIMETRI Sono gli strumenti adatti a tenere sotto controllo per un intera giornata per settimane o per mesi la dose accumulata dagli individui che lavorano in ambienti esposti alle radiazioni Dosimetri fotografici Si tratta di rilevatori che vengono indossati com
76. o e minore o uguale a 92 uranio Quelle artificiali sono invece molte di pi costituite da radioelementi con numero atomico uguale o maggiore di 93 transuranici e da isotopi artificiali di elementi stabili radioisotopi PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com Sostanze radioattive in natura sono ad esempio le seguenti Radio Ra Uranio U Torio Th Attinio Ac Polonio Po Quelle artificiali sono ad esempio il plutonio Pu e i prodotti di fissione formati dal bombardamento neutronico di certi elementi pesanti in un reattore nucleare radioelementi nonch i radioisotopi prodotti dall uomo A proposito delle radiazioni ionizzanti bisogna notare che non esiste un nostro organo di senso in grado di percepirle I nostri cinque sensi attraverso i quali percepiamo il mondo esterno non solo sono limitati nei loro rispettivi campi d azione ad esempio con la vista si vedono solo colori compresi tra il rosso e il violetto con l udito si odono suoni al massimo compresi tra 16 e 20000 Hz ecc ma neppure bastano per sentire tutta la natura Poich non esiste un senso in grado di percepire le radiazioni ionizzanti queste sono state scoperte con molto ritardo e occorre utilizzare appositi strumenti per accorgersi della loro presenza intorno a noi RADIAZIONI COSMICHE I raggi cosmici sono particelle di origine extraterrestre costituite prevalentemente da nuclei di idrogeno protoni
77. o a scopo di ricerca soprattutto per la produzione di radiazione ionizzante o isotopi radioattivi Operano generalmente a livelli di potenza intorno a 1 MW e date le dimensioni limitate possono essere messi in funzione e spenti pi facilmente dei grossi reattori per la produzione di energia Uno dei pi usati in questo settore il reattore a piscina Il nocciolo costituito da uranio parzialmente o totalmente arricchito contenuto in piastre di lega di alluminio immerse in una grande vasca d acqua questa svolge la doppia funzione di moderatore e PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com di refrigerante materiali da irradiare con neutroni possono essere collocati all interno del nocciolo o molto vicino a esso Dal nocciolo possono anche venire estratti i neutroni attraverso linee di trasporto ed essere utilizzati in esperimenti di fisica REATTORI AUTOFERTI LI ZZANTI Come si visto la reazione di fissione vera e propria accompagnata da altri processi che coinvolgono il combustibile i prodotti di reazione e le strutture di contenimento del nocciolo Tra questi processi vi la cattura di neutroni da parte dell uranio 238 che non porta a una fissione ma alla produzione di un nucleo di plutonio 239 anch esso un materiale fissile utilizzato come combustibile nucleare Alcuni reattori detti autofertilizzanti sono costruiti in modo da produrre una quantit di combustibile addirittura sup
78. o militare statunitense inizi a declinare negli anni 60 e le scorte di uranio furono completate entro la fine del 1970 nel contempo inizi ad emergere il mercato dell uranio per usi civili ovvero per la realizzazione delle centrali elettriche termonucleari Negli Stati Uniti tale mercato collass nell arco di un decennio come risultato di diversi fattori concomitanti tra cui la crisi energetica l opposizione popolare e l incidente alla centrale di Three Mile Island nel 1979 che port ad una moratoria de facto dello sviluppo delle centrali nucleari Diverso lo scenario del nucleare civile in Europa molte nazioni hanno sviluppato una considerevole capacit produttiva tra esse la Francia la Germania la Spagna la Svezia la Svizzera il Regno Unito In altre lo sviluppo dell energia nucleare stato fermato da azioni legali In Italia l uso dell energia nucleare stato bandito da un referendum tenutosi nel 1987 Il collasso economico dell Unione Sovietica e l incuria nella manutenzione delle strutture porter nel 1986 al disastro di Chernobyl Bench in diverse nazioni europee la produzione nucleare di energia elettrica sia in piena attivit la domanda mondiale di uranio rimane piuttosto contenuta Dal 1981 i prezzi registrati dal Dipartimento per l Energia degli Stati Uniti sono in continuo calo da 32 90 lb di U308 del 1981 a 12 55 Ib nel 1990 a meno di 10 Ib nel 2000 PDF created
79. oich in questo caso la temperatura pu raggiungere addirittura il punto di fusione del combustibile In ogni reattore prevista una complessa e sofisticata strumentazione di controllo che sorveglia il buon funzionamento del reattore stesso e dei sistemi di sicurezza Nei PWR in caso di emergenza uno di questi sistemi effettua l istantanea immissione di boro all interno del refrigerante il boro serve ad assorbire i neutroni interrompendo la reazione a catena e spegnendo il reattore Per i reattori ad acqua leggera in cui il refrigerante tenuto ad alta PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com pressione una rottura del condotto principale causerebbe la perdita totale del refrigerante Questi reattori sono quindi dotati di un sistema di raffreddamento di emergenza che entra in funzione automaticamente quando si abbassa la pressione all interno del circuito primario Nell eventualit di una perdita di vapore all interno della struttura di contenimento intervengono automaticamente refrigeranti spray che condensano il vapore evitando che la pressione all interno dell edificio aumenti fino a livelli di pericolo INCIDENTI NUCLEARI STORICI Nonostante tutti i sistemi di sicurezza sopra descritti fossero operanti nel 1979 si verific un incidente nel reattore PWR di Three Miles Island vicino a Harrisburg in Pennsylvania causato da un errore di manutenzione e da una valvola di controllo difettosa
80. oided by simply buying up all known uranium stocks though within a decade large deposits of it were discovered in many places around the world Enriched uranium which has been processed to have higher than natural levels of 235U can be used for a variety of purposes relating to nuclear fission Commercial nuclear power plants use fuel typically enriched to 2 3 235U though some reactor designs such as the Candu reactors can use natural uranium unenriched less than 1 235U fuel Fuel used for United States Navy submarine reactors is typically highly enriched in 235U the exact values are classified information In nuclear weapons uranium is also highly enriched usually over 90 again the exact values are classified information to a level known as weapons grade In a breeder reactor 238U can also be converted into plutonium As uranium metal is very dense and heavy depleted uranium almost pure 238U with less than 0 2 235U is used by some militaries as shielding to protect tanks and also in parts PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com of bullets kinetic energy penetrators and missiles It is additionally used in helicopters and airplanes as counterweights on certain wing parts Other uses include e The long half life of the isotope PBU 4 51 x 10 years make it well suited for use in estimating the age of the earliest igneous rocks and for other ty
81. olari costruttivi non erano stati posti sotto segreto ma batterie di calutroni possono dare abbastanza materiale da costruire qualche bomba all anno L Iraq aveva costruito con l aiuto francese e acquistando magneti al Cern di Ginevra batterie di calutroni e li aveva posti sotto il reattore Osirag fino alla distruzione del reattore avvenuta con un raid aereo israeliano nel 1981 La Ionizzazione selettiva laser AVLIS consiste nel far ionizzare da un laser a una determinata frequenza definita con molta precisione solo gli atomi dell isotopo desiderato che possono essere poi separati Richiede tecnologie molto sofisticate che sono alla portata di pochi stati Sembra che l Iran ne abbia costruito o ne stia costruendo uno su progetto russo PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com Un altro modo per ottenere materiale fissile utilizzabile nella costruzione di armi nucleari quello di estrarre plutonio da barre di combustibile nucleare gi stato in reattore Il Plutonio non esiste in natura ma si ottiene dall uranio 238 quando assorbe un neutrone Il nocciolo di un reattore generalmente costituito da decine di tonnellate di uranio e quest uranio spesso uranio 238 al 97 e uranio 235 al 3 Ci si trova quindi con una grande quantit di materiale che si trova esposta al notevole flusso di neutroni che si ha all interno del nocciolo di un reattore e tutto questo ma
82. omposti minerali come per esempio il solfuro di zinco A ogni scintillazione osservabile con un microscopio cio un sistema di lenti all interno del contatore stesso corrisponde l urto di una particella sul composto Utilizzando altri materiali fluorescenti pu rilevare anche le radiazioni beta e gamma Il contatore a scintillazione oggi normalmente costituito da un tubo fotomoltiplicatore che converte le scintillazioni in impulsi elettrici facilmente amplificabili e visibili con semplici voltmetri Questo strumento molto sensibile e pu rilevare qualsiasi tipo di radiazione Oltre a permettere il conteggio pu misurare l energia delle particelle Si tratta dunque di uno strumento abbastanza completo pratico e robusto sicuramente molto utile anche per scopi pratici CONTATORE A IONIZZAZIONE Si basa sul principio che le radiazioni ionizzanti provocano una maggiore conducibilit elettrica nei gas da loro attraversati E composto da un cilindro PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com conduttore al cui interno vi un gas e un elettrodo isolato dal resto dell involucro Tra il cilindro e l elettrodo applicata una differenza di potenziale Quando una radiazione ionizzante attraversa il cilindro il gas si ionizza e gli ioni che si generano col conseguente rilascio di elettroni procurano il passaggio della corrente elettrica nel gas alterando la differenza di potenziale esistente che divien
83. orma il torio 232 in uranio 233 anch esso utilizzabile come combustibile Sia il PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com plutonio 239 che l uranio 233 possono essere estratti dalle barre di combustibile sfruttato con procedimenti chimici relativamente semplici e destinati ad alimentare altri reattori Reattori autofertilizzanti a metallo liquido Il reattore che sfrutta il sistema autofertilizzante pi avanzato quello a metallo liquido LMFBR Liquid Metal Fast Breeder Reactor In questo caso il combustibile uranio altamente arricchito al 15 circa il moderatore assente per rendere massima l efficienza del sistema infatti la velocit dei neutroni deve essere mantenuta alta pari circa alla velocit a cui vengono prodotti nella reazione Il nocciolo di combustibile circondato da uranio spento da fertilizzare gi sfruttato in altri reattori Come refrigerante viene usato un metallo liquido di preferenza il sodio per le sue ottime propriet di trasferimento di calore e per l alto punto di ebollizione Tutto l apparato centrale contenente il nucleo del reattore misura circa 3 m di altezzae 5m di diametro ed sospeso in un grosso contenitore di sodio liquido che grazie a un sistema di pompe e scambiatori di calore mantiene il reattore a una temperatura di circa 500 C Il vapore viene prodotto in un altro circuito di sodio separato dal circuito di raffreddamento radioattivo del
84. oter ionizzare gli atomi o le molecole con i quali vengono a contatto Da sempre l uomo soggetto all azione di radiazioni ionizzanti naturali alle quali si da il nome di fondo radioattivo naturale o pi semplicemente fondo naturale Il fondo naturale dovuto sia alla radiazione terrestre radiazione prodotta da nuclidi primordiali o da nuclidi cosmogenici che da quella extraterrestre la radiazione cosmica Per la loro presenza l uomo riceve mediamente una dose di 2 4 mSv a valore che per varia moltissimo da luogo a luogo Nel nostro paese ad esempio la dose media valutata per la popolazione di 3 4 mSv a Questo valore deve costituire il riferimento per dare eventuali valutazioni di rischio radioprotezionistico La caratteristica di una radiazione di poter ionizzare un atomo o di penetrare pi o meno in profondit all interno della materia dipende oltre che dalla sua energia anche dal tipo di radiazione e dal materiale con il quale avviene l interazione Le radiazioni ionizzanti si dividono in due categorie principali quelle che producono ioni in PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com modo diretto le particelle cariche a B e B e quelle che producono ioni in modo indiretto neutroni raggi y e raggi X Tipi di Radiazione I diversi tipi di radiazione elettromagnetica raggi alfa basso potere di penetrazione nella materia radiazione beta e radiazione
85. pes of radiometric dating including uranium thorium dating and uranium lead dating e Uranyl acetate UO2 CH3COO is used in analytical chemistry It forms an insoluble salt with sodium e Some lighting fixtures utilise uranium as do some photographic chemicals esp uranium nitrate e Phosphate fertilisers often contain high amounts of natural uranium because the mineral material from which they are made is typically high in uranium e Uranium metal is used for X ray targets in making of high energy X rays e Its high atomic mass makes BBU suitable for radiation shielding e Due to its high density the element has found use in inertial guidance devices and in gyroscopic compasses see uses of depleted uranium Occurrence Uranium is a naturally occurring element found in low levels within all rock soil and water This is the highest numbered element to be found naturally in significant quantities on earth significant enough to have been utilized industrially since ancient times It is considered to be more plentiful than antimony beryllium cadmium gold mercury silver or tungsten and is about as abundant as arsenic or molybdenum It is found in many minerals including uraninite most common uranium ore autunite uranophane torbernite and coffinite Significant concentrations of uranium occur in some substances such as phosphate rock deposits and minerals such as lignite and monazite san
86. pianto di arricchimento isotopico questo gas viene spinto contro una barriera porosa che funge da setaccio l uranio 235 pi leggero vi penetra pi facilmente dell uranio 238 Il prodotto arricchito viene quindi mandato a un impianto di fabbricazione del combustibile dove il gas di UF6 viene trasformato prima in polvere di ossido di uranio e poi nelle pastiglie di cui sono composte le barre di combustibile Queste ultime vengono raggruppate in elementi di combustibile e trasportate al reattore pronte per essere utilizzate Riprocessamento Un tipico reattore PWR da 1000 MW usa circa 200 elementi di combustibile un terzo del quale ogni anno deve essere sostituito con materiale nuovo a causa dell impoverimento in uranio 235 e dell accumulo di prodotti di fissione che assorbono neutroni Il combustibile usato viene conservato in un contenitore metallico pressurizzato per circa un mese e quindi immerso per almeno un anno all interno di vasche di raffreddamento nelle vicinanze del reattore Al termine del periodo di raffreddamento il combustibile usato viene trasportato all interno di barili pesantemente schermati in depositi permanenti o in impianti di riprocessamento chimico in questi ultimi l uranio e il plutonio vengono separati dal resto delle scorie radioattive e in parte recuperati per la produzione di nuovo combustibile Una struttura britannica chiamata THORP Thermal Oxide Reprocessing Plant opera a Sellafield e riprocessa combus
87. ratura producono yellowcake di colori che vanno dal verde scuro al quasi nero Lo yellowcake contiene in genere dal 70 al 90 in peso di ossido di uranio U308g Esistono altri ossidi quali UO e UO il pi stabile di tutti U308 che in realt viene considerato essere l ossido misto UO2 2U03 Il diuranato di ammonio un prodotto intermedio nella produzione di yellowcake ed ha un colore giallo brillante Viene a volte confuso con lo stesso yellowcake ma non solitamente la stessa cosa Il nitrato di uranile UO2 NO3 2 un sale di uranio solubile ed estremamente tossico PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com Disponibilit L uranio un elemento che si trova in natura in basse concentrazioni praticamente in tutte le rocce in tutti i terreni e nelle acque Viene considerato pi abbondante dell antimonio del berillio del cadmio dell oro del mercurio dell argento del tungsteno ha circa la stessa abbondanza dell arsenico e del molibdeno Si trova in molti minerali come l uraninite il minerale di uranio pi comune l autunite l uranofano la torbernite e la coffinite Si possono riscontrare concentrazioni di uranio significative anche in alcune sostanze come depositi di rocce fosfatiche e minerali come la lignite e la sabbia di monazite in minerali madre ricchi di uranio viene estratto commercialmente anche da queste fonti Si ipotizza che la
88. re e contare le particelle alfa ma necessiterebbe in tal caso di un tubo con pareti ad esempio di vetro molto sottili in modo da permettere alle particelle di arrivarvi all interno condizione questa che mal si addice con la pressione del gas utilizzato che inferiore a quella atmosferica di ca dieci volte I contatori possono presentarsi sotto diverse tipologie costruttive a seconda della loro utilizzazione In particolare meritano di essere menzionati i seguenti Monitori mani piedi Sono apparecchi che contengono in un unico strumento diversi rilevatori in modo da esaminare in un unica volta l intero corpo di una persona sufficiente montare su una pedana e appoggiare entrambe le mani su degli appositi ripiani In pochi secondi lo strumento dar i valori particolareggiati delle varie parti del corpo Il principio di funzionamento dei vari rilevatori utilizzati quello dei contatori geiger dei contatori proporzionali e dei contatori a scintillazione PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com Strumenti per la sorveglianza degli ambienti Sono apparecchi fissi o portatili il cui scopo di monitorare in continuazione l aria e le cose dell ambiente nel quale sono collocati misurando il livello di radioattivit ed eventualmente avvisando se il livello supera una soglia prestabilita Il principio di funzionamento per lo pi quello delle camere di ionizzazione e dei contatori geiger Quel
89. re geiger FH 40 T La custodia di cuoio del contatore geiger con tracolla e tasca per l auricolare La sonda La custodia di cuoio della sonda 2 tubi Geiger per bassa dose FHZ 76 1 tubo Geiger per alta dose FHZ 74 L auricolare 2 1 batterie tipo BSGNK 0 225 VG95230 L adattatore per la batteria inserita La pinza per unione sonda bastone Il manuale in tedesco Il contenuto della valigetta CARATTERISTICHE e Portata delle scale con tubo FHZ 76 1 R h 25 mR h 0 5 mR h 10000 Impulsi minuto beta gamma 320 Impulsi minuto beta gamma 50 R h con tubo FHZ 74 e Effetto nullo senza schermo di Pb 5 12 Impulsi minuto FHZ 76 0 5 Impulsi minuto FHZ 74 e Finestra entrata raggi densit gamma ca 650 mg cmq con schermo densit beta gamma ca 40 mg cmq senza schermo Alimentazione 4V 4 0 7 6 Volt con negativo a massa Batteria al Ni Cd da 6V 225mA h Consumo dichiarato 24 mA misurato 20mA 75mA con illuminazione scala Autonomia ca 10 ore Secs es PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com e Temperatura di funzionamento 40 C 50 C e Temperatura di stoccaggio 40 C 50 C e Peso ca 1000 g con batteria CONSERVAZIONE e L apparecchio si conserva dentro la scatola nella propria custodia di cuoio con inserito uno dei due tubi FHZ 76 e l adattatore per la batteria ma senza la batteria e Una volta l anno vanno caricate le ba
90. re il numero del display Valore in mR h numero letto 1000 mille ali USO per misure accurate Interruttore di sinistra in basso Interruttore di destra in alto avvisa Accendere con interruttore nero Dopo la misura leggere il numero del display Valore in mR h numero letto 10000 diecimila A dll COME SI USANO I CONTATORI GEIGER Principi generali da tenere presenti Le radiazioni ionizzanti possono essere altamente pericolose se producono elevata ionizzazione nei corpi o se la ionizzazione pur bassa dura a lungo nel tempo Le radiazioni ionizzanti diminuiscono considerevolmente i loro effetti dannosi allontanando la sorgente radioattiva o frapponendo oggetti assorbenti tra la sorgente e i corpi irradiati Le radiazioni ionizzanti non sono pericolose in se stesse ma per la ionizzazione che esse Le rad t 1 t I h producono nella materia Importante dunque non tanto conoscere l energia di tali radiazioni ma piuttosto i suoi effetti cio l entit della ionizzazione da esse prodotta Il contatore geiger uno strumento in grado di rilevare e misurare molto bene proprio la ionizzazione prodotta dalle radiazioni Stabilire gli impulsi di un contatore geiger in presenza delle sole radiazioni di fondo Tutti i contatoti geiger anche i pi semplici sono in grado di rilevare il passaggio di una radiazione ionizzante per mezzo di una scarica elettrica che pu essere amplificata e ascoltata in cuffia o con
91. rollo Il livello di potenza di un reattore in funzione viene costantemente controllato attraverso la misurazione di una serie di parametri rilevanti come la temperatura il flusso di calore e il livello di attivit nucleare La potenza in uscita viene regolata con l introduzione o PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com l estrazione dal nocciolo delle barre di controllo elementi costituiti da un materiale capace di assorbire neutroni La posizione delle barre viene determinata in modo che il numero di neutroni prodotti in ogni ciclo a catena si mantenga costante e la reazione nucleare non assuma un andamento esplosivo Le radiazioni prodotte dal reattore durante la fissione e dai residui dei processi dopo lo spegnimento sono assorbite da blocchi massicci di cemento posti intorno al reattore e al circuito di raffreddamento primario Altre strutture di sicurezza includono un sistema di raffreddamento del nucleo per impedirne il surriscaldamento e la successiva fusione in caso di avaria del sistema di raffreddamento principale una costruzione esterna di contenimento che blocca qualsiasi tipo di fuga di materiale radioattivo in caso di malfunzionamento dell impianto Durante il funzionamento e anche dopo il suo spegnimento un grosso reattore di potenza da 1000 MW possiede una radioattivit che pu arrivare ad alcuni miliardi di curie PRINCI PIO DI FUNZIONAMENTO Un reattore a fissione raccoglie
92. separa due diversi isotopi dell uranio che si trovano nell uranio naturale L uranio naturale per capirci quello che viene estratto dalla miniera e purificato contiene il 99 3 di uranio 238 ovvero uranio il cui nucleo formato da 92 protoni e 146 neutroni e lo 0 7 di uranio 235 il cui nucleo ha tre neutroni in meno I due isotopi dell uranio hanno comportamento chimico identico e massa solo lievemente diversa ma hanno un comportamento totalmente diverso quando vengono irraggiati da neutroni Quando un nucleo di uranio 235 viene colpito da un neutrone infatti ha circa il 90 di probabilit di dividersi in due emettendo un energia di 200 milioni di volte superiore a quella di una tipica reazione chimica Questo processo definito processo di fissione Se un nucleo di uranio 238 viene colpito da un neutrone invece lo assorbe e si trasforma dopo un po in plutonio 239 che come l uranio 235 fa fissione Il processo di arricchimento dell uranio un processo che partendo da uranio naturale genera uranio con una percentuale maggiore di 235 in modo da agevolare il processo di fissione Di solito per usi civili e cio nelle centrali nucleari per produrre energia elettrica si usa uranio naturale o pi spesso uranio arricchito al 2 3 mentre per costruire una bomba atomica serve uranio 235 arricchito oltre 1 80 e di solito si cerca di arrivare al 90 I processi che si usano per l arricchimento
93. si isotopi dell elemento nelle stesse percentuali presenti in natura vale a dire pi del 99 di uranio 238 una piccolissima percentuale di uranio 235 e una ancora minore di uranio 234 Dei tre l isotopo fissile vero e proprio l uranio 235 per questo in alcuni reattori si utilizza in luogo della miscela naturale una miscela arricchita di uranio 235 L uranio 238 che rappresenta la percentuale maggiore della miscela isotopica pu andare incontro a fissione solo in seguito all urto con neutroni veloci normalmente invece tende a catturare i neutroni da cui viene colpito Ogni volta che un nucleo di uranio 238 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com cattura un neutrone si trasforma in un nucleo instabile di uranio 239 che attraverso due decadimenti beta successivi si trasforma in plutonio 239 Quest ultimo anch esso un nucleo fissile utilizzabile come combustibile Moderatore Il moderatore una sostanza che viene inserita nel nocciolo della maggior parte dei reattori detti reattori lenti per rallentare i neutroni emessi come prodotti secondari nella fissione del combustibile La necessit di rallentare i neutroni si deve alla loro funzione di catalizzatori urtando a una velocit opportuna contro i nuclei di uranio 235 infatti essi possono indurre altre fissioni permettendo l autosostentamento delle reazioni nel nocciolo Perch sia massima la probabilit di urto dei n
94. solo dovrebbero addirittura essere studiate obbligatoriamente e con anticipo dagli operatori delle pubbliche amministrazioni e dai giornalisti ma anche essere alla portata di tutti Se si dovesse compiere oggi un indagine sulla conoscenza di questo settore da parte di funzionari pubblici Protezione Civile giornalisti operatori sanitari ecc ci accorgeremmo della pressoch totale ignoranza in materia da parte di tutti Durante l emergenza per il disastro di Cernobyl le radiazioni non hanno colpito in egual modo tutte le zone Forse singoli cittadini hanno buttato via del buon latte non radioattivo e altri invece hanno bevuto acqua contaminata forse intere popolazioni di una certa zona hanno fatto altrettanto Chiss quanti a causa degli avvertimenti generici dei mezzi d informazione non si sono cibati di buona verdura e chiss quanti sono andati ad acquistare acqua imbottigliata proveniente da zone lontane e magari ancor pi contaminata Passata l emergenza chiss quanti prodotti contaminati sul momento vietati potrebbero essere ritornati sulle nostre tavole in tempi non sospetti quando i controlli sanitari si erano allentati Inoltre chiss quante volte ci sono state fughe di radioattivit e le popolazioni non se ne sono accorte perch nessuno le ha avvertite Fatti del genere sono davvero successi perch l ignoranza tanta e gli interessi in gioco ancora di pi Per questo non possiamo fidarci di nessuno n degli esagitati
95. sono principalmente cinque La Diffusione Gassosa Si pompa uranio attraverso dei setti porosi sotto forma di Esafluoro di Uranio 2 UF6 un gas chimicamente aggressivo e molto BH tossico La maggior parte dell uranio arricchito per se usi civili viene ottenuto cos Il problema che at l arricchimento per ogni stadio molto basso e che questi impianti consumano quantit enormi di age energia elettrica per pompare il gas A titolo di agesempio di pu citare Eurodif in Francia che per arricchire l uranio utilizzato per quasi tutte le centrali europee richiede l energia di quattro centrali nucleari circa 4Gw circa il consumo di tutta la provincia di Milano Sono impianti che anche se non necessariamente di queste dimensioni sono molto costosi anche se non estremamente complessi Richiedono un grosso potenziale economico e industriale PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com La Centrifugazione Invece di pompare l esafluoro di uranio lo si fa girare a decine di migliaia di giri al minuto all interno di centrifughe il gas che si trova pi vicino al centro della centrifuga pi ricco di Uranio 235 che pi leggero L arricchimento di ogni stadio abbastanza alto ogni centrifuga aumenta la percentuale di 235 di quasi il 40 contro meno dell 1 della diffusione gassosa Le prime centrifughe consumavano molta energia elettrica ma quelle di u
96. teriale assorbendo neutroni genera plutonio In generale su una tonnellata di uranio messa in reattore all inizio si hanno 970 chili di 238 e 30 di 235 quando il combustibile nucleare esaurito viene estratto dal reattore si hanno di solito alcuni chili di 235 e alcuni chili di plutonio Dal ritrattamento chimico del combustibile esaurito quindi si possono ottenere notevoli quantit di plutonio Il ritrattamento oltretutto un processo industriale che molti paesi usano per recuperare il plutonio e l uranio 235 dal combustibile esaurito e per fabbricare un nuovo combustile detto Mox mixed Oxide Fuel E nel momento in cui si maneggia plutonio usarlo per usi civili o militari questione solo di buona volont tanto vero che quasi tutti gli impianti di ritrattamento a parte quelli nordcoreani quelli pakistani indiani ed israeliani sono sotto il controllo degli ispettori della Iaea e non un mistero il fatto che gli Usa tentino di non far diffondere troppo questa tecnologia in realt alla portata di qualsiasi paese che avendo un buon potenziale industriale abbia un po di soldi da investirci L unico problema che il plutonio 239 estratto da molti tipi di reattori sia inquinato da plutonio 240 un isotopo che ha propriet che mal si conciliano con l utilizzo militare Tendenzialmente si estrae un buon plutonio quando si tiene per poco tempo dell uranio naturale in reattori moderati ad acqua pesante o
97. tibili usati provenienti da impianti nazionali ed esteri In alcuni paesi ad esempio negli Stati Uniti non consentito il riprocessamento del combustibile per impedire che il plutonio 239 possa venire utilizzato illegalmente per la fabbricazione di armi nucleari Nel ciclo del combustibile dell LMFBR il plutonio prodotto nel reattore viene sistematicamente riciclato Per alimentare gli impianti di fabbricazione del combustibile si usano uranio 238 riciclato uranio impoverito dalla separazione isotopica e parte del plutonio 239 recuperato dalle barre usate Il processo di recupero e riciclaggio fornisce quantitativi sufficienti di combustibile senza che siano necessarie ulteriori attivit di estrazione le riserve di materiale estratto esistente potrebbero alimentare questo tipo di reattore per secoli Poich il reattore autofertilizzante produce pi PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com plutonio 239 di quanto non sia necessario alla sua successiva alimentazione il plutonio recuperato viene depositato per un uso successivo con nuovi reattori IMMAGAZZI NAMENTO DEL COMBUSTIBILE ESAURITO Lo stadio finale di qualsiasi tipo di trattamento del combustibile nucleare l immagazzinamento a lungo termine delle scorie altamente radioattive che rimangono pericolose per migliaia di anni Gli elementi combustibili possono essere immagazzinati in depositi adeguatamente schermati e sorvegliati in attesa di
98. tta mediamente contiene lo 0 25 0 4 di 235U vedi oltre nello stesso articolo L uranio un metallo molto denso e pesante e proprio per questo viene utilizzato per rendere le corazzature dei carri armati particolarmente resistenti e per costruire munizioni anticarro al posto del pi costoso e meno efficiente Tungsteno Essendo la produzione di Uranio impoverito strettamente collegata al processo di arricchimento dell Uranio naturale del quale costituisce un sottoprodotto solo gli Stati in grado di arricchire l Uranio possiedono notevoli quantit di Uranio Impoverito L Italia non possiede scorte significative di questo materiale Un altro sottoprodotto importante con valore militare dell Uranio il Plutonio che viene prodotto dalle reazioni nucleari che hanno luogo nella fissione del 235U all interno dei reattori nucleari Il Plutonio viene utilizzato per costruire ordigni nucleari e come combustibile nei reattori nucleari al plutonio come il francese Superphenix Storia PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com L uso dell uranio sotto forma del suo ossido risale ad almeno al 79 AC risalgono ad allora alcuni manufatti in ceramica colorati di giallo per aggiunta dell 1 di ossido di uranio rinvenuti in scavi nella zona di Napoli L uranio stato scoperto nel 1789 dallo scienziato tedesco bavarese Martin Heinrich Klaproth che lo individu in un campione di pechblenda
99. tterie e rigenerato il raccoglitore interno di umidit Comunque bene utilizzare l apparecchio pi di una volta l anno in modo da non perdere la confidenza con il suo uso e anche per avere la certezza che funzioner quando ne avremo bisogno PRELIMINARI da compiersi ad apparecchio spento AUS e Inserire la batteria col Positivo verso l interno e Eventualmente cambiare il tubo gi inserito nell apparecchio oppure inserire la sonda e Girare il commutatore di scala in senso orario di uno scatto se inserito il tubo FHZ 76 o la sonda in senso antiorario di uno scatto se inserito il tubo FHZ 74 e Regolare la tensione della batteria con la manopola apposita finch la lancetta dello strumento non sia sul segno di destra se non vi arriva la batteria scarica FUNZIONAMENTO dopo i preliminari e Mettere l auricolare che contenuto nella parte bassa della custodia di cuoio del contatore geiger e Girare il commutatore per scegliere la scala di misurazione e Se si usa la sonda e si vogliono misurare anche i raggi beta girare la schermatura cromata su di essa NOTE e Radiazioni deboli Un attivit relativamente debole non permette di rilevare alcun impulso costante ma una serie irregolare di battiti alti e bassi In questo caso si ottiene una giusta misurazione attraverso il valore medio tra la media dei battiti minimi e la media dei battiti massimi Utilizzando per l uscita dell auricolare e collegandovi un num
100. uesto tipo di reattore quindi il vapore radioattivo perch non presente uno scambiatore intermedio di calore tra reattore e turbina l impianto ha tuttavia il vantaggio di una maggiore efficienza del PWR Reattori ad acqua pesante reattori HWR Heavy Water Reactor utilizzano come combustibile l uranio naturale Poich questo ha un rendimento inferiore rispetto all uranio arricchito impone l impiego di un moderatore particolarmente efficiente quale l ossido di deuterio D20 o acqua pesante l acqua naturale infatti ha una maggiore probabilit di catturare neutroni Reattori di questo tipo vennero realizzati nei primi anni Cinquanta quando ebbe inizio lo sfruttamento dell energia nucleare e l uranio arricchito era disponibile solo negli Stati Uniti e nell allora Unione Sovietica primi programmi di produzione di energia nucleare di Canada Francia e Gran Bretagna prevedevano quindi necessariamente l impiego di uranio naturale In Canada fu sviluppato un impianto di 20 reattori a deuterio uranio noto PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http www pdffactory com come CANDU Candian deuterium uranium reactor che fu successivamente copiato in India Argentina e altri paesi Reattori a grafite La grafite si presta a fare da moderatore in quanto caratterizzata da un basso potere di assorbimento dei neutroni Per questo consente anche l uso di un combustibile non particolarmente raffinato quale
101. version http www pdffactory com assorbire senza correre troppi rischi Possiamo dare delle risposte immediate e mirate in modo semplice e non ossessivo Pu essere necessario e sufficiente rientrando in casa togliersi le scarpe ma anche lavarsi i capelli o fare una doccia o lavare i vestiti In casa pu essere necessario tenere porte e finestre chiuse lavare i pavimenti e aspirare la polvere per poi portare in appositi scarichi i sacchetti e i filtri dell aspirapolvere Le misure di radioattivit possono dirci quali di queste cose dobbiamo effettivamente fare ed evitare cos che si facciano spasmodicamente tutte insieme ogni volta per poi finire dopo qualche giorno psicologicamente esauriti col non farne nessuna 5 Come difendere non solo noi stessi ma anche i nostri cari i nostri amici i nostri animali Ma possibile fare da noi in casa nostra e nel nostro giardino misure esatte delle radiazioni E possibile stabilire da noi con assoluta certezza che il cibo che stiamo per mangiare o per bere non sia contaminato La risposta S Basta acquistare o costruirsi un economico strumento e seguire le facili e semplici indicazioni fornite in questi scritti Ci che sembra un compito arduo e risolvibile soltanto da personale specializzato con il contributo di costose e avanzate tecnologie di laboratorio invece semplicissimo e alla portata di chiunque Allora cerchiamo di fare da soli ci potrebbe salvarci la vita CO

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