Ho una domanda per gli esperti.
In un reattore, l'acqua di raffreddamento/moderazione è radioattiva?
Perchè?
Anche se irradiata non contiene elementi instabili. Quindi se diventa radioattiva significa chè c'è stata qualche perdita dalle barre di combustibile.
Ringrazio chi mi illuminerà.

allora, iniziamo a dividere. un reattore PWR ha il ciclo del reattore, il ciclo della turbina ed il ciclo al fiume-mare-torre refrigerazione. un BWR ha il ciclo del reattore-turbina e poi il ciclo del fiume-mare-torre refrigerazione. tutto quello che è radioattivo è solo nel ciclo dove c'è il reattore, gli altri sono politi.

è radioattiva perchè, si può dire, gli elementi di combustibile "trasudano", piccole imperfezioni o altro negli elementi fanno passare atomo dopo atomo di prodotti di fissione o di uranio, ma queste imperfezioni sarebbero per qualsiasi altro impianto totalmente trascurabili, anche però 0.1Bq/l (radiologicamente insignificativo) è però un dato che va mantenuto il più basso possibile per i requisiti degli impianti

altra fonte di radioattività dell'acqua è però il boro, quando questo cattura un neutrone, c'è la possibilità che si spacchi e formi un atomo di trizio ed uno di berillio, da ciò la formazione di trizio nell'acqua che è la principale fonte di radioattività degli scarichi ambientali di un impianto nucleare
in ogni caso, è molto più pericoloso il contenuto di acido borico dell'acqua che la radioattività......

altra fonte è il vessel stesso, il metallo del vessel si attiva, e questo si scioglie nell'acqua (atomo dopo atomo, ma per processo molto lento perchè l'acqua è mantenuta ad agenti ossidanti bassissimi con eccesso di idrogeno per prevenire la formazione di ossidi che consumano il vessel, infatti l'acqua sotto bombardamento neutronico si scinde in idrogeno ed ossigeno) e quindi l'acqua si "contamina di ruggine parzialmente radioattiva".


queste sono le fonti, ma sono tutte mantenute a livelli estremamente bassi. sapere quali sono i limiti poi aiuterebbe a capire la cifra "10 milioni di volte oltre il limite", perchè se questo è 0.01Bq/l, allora sono 100.000Bq/l, cioè circa 4 volte la radioattività (con altri elementi, quindi il paragone non è propriamente azzeccato) di alcune acque termali radioattive italiane ed estere (per cui a quei valori è vietata la vendita o l'utilizzo fino a che non raggiungono valori inferiori, ma sgorgano con quei valori).

allora, il ferro è presente in natura sotto queste quantità isotopiche
http://en.wikipedia.org/wiki/Isotopes_of_iron
representative isotopic composition (mole fraction)

cioè un atomo di ferro (che ha SEMPRE 26 protoni), ha un numero variabile di neutroni. il ferro naturale è composto dal 5% Fe54, 92% Fe56, 2% Fe57 e 0.3% Fe58. quando un atomo di ferro "cattura" un neutrone, questo cambia numero di massa. il passaggio da Fe56 a 57 lo rende sempre stabile, il passaggio fra 58 a 59 crea un atomo di ferro che ha vita molto breve (un mese e mezzo) mentre il passaggio fra 54 a 55 crea un atomo di ferro radioattivo a vita media, cioè 2.7 anni.

questo vuol dire attivazione: un atomo stabile cattura un neutrone, aumenta di 1 il numero di massa e diventa un atomo radioattivo.

altra fonte di contaminazione è poi anche nickel e cobalto che sono presenti nel vessel come impurità

Molto interessante, grazie.

L'acqua del reattore viene periodicamente "pulita", sostituita?
In che modo si elimina l'acqua contaminata?

resine a scambio ionico che assorbono come una spugna tutti i vari componenti. se te hai cesio e iodio nell'acqua, utilizzi resine che assorbono questi due. si fa passare l'acqua per queste resine e si restituisce l'acqua purificata al circuito del reattore.

per il trizio non c'è resina perchè è acqua superpesante (l'acqua pesante è quella composta da deuterio), questa deve quindi essere proprio scaricata nell'ambiente, ed è il maggior contributo dei rilasci radiologici di una centrale nucleare. se c'è troppo trizio nell'acqua si mantiene l'acqua nei serbatoi più a lungo per far diminuirne l'attività. questa componente viene quindi scaricata nel fiume, ma dopo regolamentazioni ed approvazioni degli enti competenti (attualmente è competenza dell'ARPA dare il placet se non ricordo male, anche se l'acqua che si scarica attualmente in italia è più pericolosa per l'ambiente per gli eventuali detersivi che per la sua radioattività.....visto che vengono raccolte in un unico serbatoio tutte le acque della zona contaminata della centrale e poi misurate per essere rilasciate)



in definitiva:
1) fai passare dentro delle resine che depurano l'acqua da tutto eccetto il trizio. le resine diventano rifiuti radiologici pericolosi (I, II o III livello a seconda della concentrazione dei radionuclidi nelle stesse)
2) butti ogni tanto un pò di acqua per mantenere il trizio basso, e non trovarti in caso di incidente con alte concentrazioni di trizio di cui preoccuparti, quindi rilasci un poco di trizio all'anno (come quantità, è concesso meno di 1g all'anno di rilasci per un impianto di 3-4GW PWR, è un elemento altamente radioattivo, ma è sempre meno di 1g come limite di rilascio.......).


i reattori ad acqua pesante ne producono molto di più di trizio, questo perchè oltre al boro (se non mi ricordo male c'è anche lì, nei reattori BWR invece non ci dovrebbe essere, quindi producono meno trizio perchè ne manca una fonte di produzione), c'è l'acqua pesante che si attiva e diventa acqua superpesante.

Una domanda per Dwalin:

Ma l'acqua di cui hai parlato, cioé quella che viene riversata nell'ambiente, sarebbe l'acqua del circuito primario filtrata dalle resine a scambio ionico ? Oppure quella del secondario ?

A parte il momento di apertura del Vessel per la sostituzione delle barre di combustibile (provocante l'uscita di molto trizio nell'aria), quali altre sarebbero le fonti di trizio di una centrale nell'aria ?

Quando si parla di incidenti a livello 0, 1 o 2 della scala INES con classico rilascio di acqua contaminata nel fiume, perché questa viene scaricata ?

Grazie
Ciao

l'acqua rilasciata è QUELLA del circuito primario, ma dopo debite purificazioni e decantamento (così da far decadere un pò la radioattività prima del rilascio nell'ambiente).

l'acqua del secondario (per i PWR) non è radiologicamente attiva, idem per l'acqua di refrigerazione del secondario

l'acqua nei serbatoi evapora piano piano, ma puoi considerare come una bottiglia d'acqua, se chiusa non ti esce nulla

differente è per l'acqua di refrigerazione nelle piscine del combustibile, qui infatti ci sono sempre dei neutroni vaganti, ma vengono tenuti sotto controllo con un boraggio spinto dell'acqua (è per questo che ha un colore bluastro, per l'acido borico), quindi anche qui ci può essere un pò di attivazione o di fissione del boro, poi l'acqua man mano evapora (è una piscina aperta) e può portare il trizio (ma l'acqua superpesante ha un'altra tensione superficiale, quindi evapora naturalmente prima l'acqua normale, poi quella pesante e poi quella superpesante, che è quella del trizio).

ma la fonte di trizio primaria sono i rilasci dell'acqua del circuito primario, nei codici di calcolo dei rilasci la parte del leone è sempre per i rilasci liquidi, quelli gassosi sono inferiori come limite e molto inferiori come rilasci effettivi

Grazie infinite per la risposta

io so che, comunque, il trizio ha una alta pericolosità quando viene ingerito con l'acqua o si incorpora nelle verdure coltivate vicine ai fiumi "contaminati", a differenza della forma gassosa che non riescie ad oltrepassare la pelle (che io sappia).

Hai a disposizione qualche fonte per sapere in media i livelli di scarichi di acque contaminate nei fiumi delle varie centrali ed il livello di contaminazione dell'acqua così filtrata con le resine a scambio ionico ?

Grazie
Ciao

per gli eventi INES 0 1 2 3, non sono INCIDENTI (in inglese ACCIDENT), sono deviazioni inconvenienti (in inglese INCIDENT), in italiano la suddivisione non è così forte linguisticamente quindi è difficile far capire la differenza sostanziale.

cioè, stai chiedendo perchè succedono questi eventi? perchè si rompe una valvola, si fessura una piscina e quindi si deve scaricare tutto per non contaminare il terreno (che diventa un casino, visto che in quel caso le concentrazioni aumentano visto che non si dissolve con tanta altra acqua, infatti i rilasci consentiti in un dato periodo sono anche funzione della portata del fiume, se la portata scende sotto certi parametri, puoi rilasciare solo il 20%, il 10%, il 5% in quella giornata).