Reattore BN-800

[MarioCPPP]

Ho letto che il nuovo reattore BN-800 (Rosatom) a neutroni
veloci è in grado di bruciare direttamente uranio
IMPOVERITO. Risulta a qualcuno che se ne intenda ?
Per impoverito intendo MENO ricco di isotopi fissili (235,
236) persino di quello naturale medio.

Se qualcuno sa, quale sarebbe il grado atteso (ipotetico,
immagino non ci siano dati sperimentali ad oggi) di
bruciamento di un simile combustibile "povero" ? La
percentuale di deplezione totale degli attinidi, mi
interesserebbe, diciamo.

danke

per inciso non so se esista solo a livello di prototipo o se
ne esistano in esercizio

--
1) Resistere, resistere, resistere.
2) Se tutti pagano le tasse, le tasse le pagano tutti
MarioCPPP

[Luca P.]

Thu, 9 Mar 2023 12:33:05 +0100, MarioCPPP ha scritto:

> Ho letto che il nuovo reattore BN-800 (Rosatom) a neutroni
> veloci è in grado di bruciare direttamente uranio
> IMPOVERITO. Risulta a qualcuno che se ne intenda ?
> Per impoverito intendo MENO ricco di isotopi fissili (235,
> 236) persino di quello naturale medio.

Beh, niente di strano. L'uranio-238 è considerato non fissile in termini di
neutroni lenti ma con neutroni veloci di adeguata potenza si può
fissionare, come tanti altri elementi pesanti. Su wiki in inglese trovi
diverse info.

Il problema è che per avere quella reazione a catena basata su neutroni
veloci ci vuole comunque MOLTO materiale fissile presente nel reattore. Non
è che l'U-238 brucia da solo.

> Se qualcuno sa, quale sarebbe il grado atteso (ipotetico,
> immagino non ci siano dati sperimentali ad oggi) di
> bruciamento di un simile combustibile "povero" ? La
> percentuale di deplezione totale degli attinidi, mi
> interesserebbe, diciamo.

Come ho detto in realtà il combustibile non è "povero", al contrario, deve
avere percentuali di materiale fissile ben superiori ai normali reattori a
neutroni lenti.

> per inciso non so se esista solo a livello di prototipo o se
> ne esistano in esercizio

E' tutta roba vecchissima sperimentata da una vita senza grandi successi...

[Piergiorgio Sartor]

On 09/03/2023 12.33, MarioCPPP wrote:
>
> Ho letto che il nuovo reattore BN-800 (Rosatom) a neutroni veloci è in
> grado di bruciare direttamente uranio IMPOVERITO. Risulta a qualcuno che
> se ne intenda ?
> Per impoverito intendo MENO ricco di isotopi fissili (235, 236) persino
> di quello naturale medio.
>
> Se qualcuno sa, quale sarebbe il grado atteso (ipotetico, immagino non
> ci siano dati sperimentali ad oggi) di bruciamento di un simile
> combustibile "povero" ? La percentuale di deplezione totale degli
> attinidi, mi interesserebbe, diciamo.

Dello specifico BN-800 non saprei, ma
esistono diversi reattori, sia reali
che teorici, a neutroni veloci che
sono in grado di "bruciare" molti
elementi, quasi fino al ferro (esagero).

In pratica, bombardando con neutroni
del, per esempio, Piombo, questo si
attiva e, in funzione di vari fattori,
puo` diventare fissile a sua volta.

Il tipico caso e` il Torio, che diventa
U-23x (non ricordo "x", non e` 5, ne` 8,
forse 3) che poi si puo` usare come
combustibile nucleare.

C'e` persino uno studio (molto teorico)
sulla possibilita` di usare tali reattori
come inceneritori.

Riguardo le scorie...
Ovviamente dipende da molti fattori, si
puo` fare un po' di tutto.
I pro e contro sono 1) le scorie sono molto
poche, in relazione agli altri casi (neutroni
termici) 2) alcune scorie *pericolose* hanno
un tempo di dimezzamento di milioni di anni
(non esagero).

Non saprei lo specifico degli attinidi.

Il problema e` che solo in Russia pare siano
andati in questa direzioni di ricerca e,
forse, realizzazione.
Altri paesi, come Cina ed India, che avevano
pianificato cose del genere (India in particolare
sembra ricca di Torio) non si sono molto mosse.

Detto altrimenti, sarebbe il caso di sovvenzionare
il nucleare, non per lo stoccaggio delle scorie,
bensi` per avere i reattori GenIV e GenV.

Uscendo un po' dal tema della domanda...
Esiste un reattore teorico, GenV sarebbe,
molto interessante (per me):

https://en.wikipedia.org/wiki/Fission_fragment_reactor

bye,

--

piergiorgio

[Luca P.]

Thu, 9 Mar 2023 19:01:25 +0100, Piergiorgio Sartor ha scritto:

> Il tipico caso e` il Torio, che diventa
> U-23x (non ricordo "x", non e` 5, ne` 8,
> forse 3) che poi si puo` usare come
> combustibile nucleare.

U-233. Ma il reattore che sfrutta la trasmutazione del torio-232 č un
reattore a neutroni LENTI, non veloci.

I reattori a neutroni veloci non hanno bisogno di trasmutazione; fissionano
direttamente, ma hanno bisogno di adeguato materiale fissile per crearli
quei neutroni.

[Piergiorgio Sartor]

On 09/03/2023 20.18, Luca P. wrote:
[...]
> U-233. Ma il reattore che sfrutta la trasmutazione del torio-232 è un

> reattore a neutroni LENTI, non veloci.

Sei sicuro?

Mi sembrava tutti i reattori auto
fertilizzanti fossero a neutroni
veloci, ma potrei sicuramente
essere in errore.

D'altro canto, bisogna un po' capirsi
sulla terminologia, dato che i neutroni
*lenti* sono *piu`* veloci dei neutroni
termici, che si usano nei reattori
convenzionali.

> I reattori a neutroni veloci non hanno bisogno di trasmutazione; fissionano
> direttamente, ma hanno bisogno di adeguato materiale fissile per crearli
> quei neutroni.

Puo` essere che mi sbagli, ripeto, ma a
me risulta una cosa un po' diversa.

Infatti, controllando, trovo che il ciclo
del Torio funziona con neutroni veloci
(ma anche con neutroni termici).

bye,

--

piergiorgio

[Luca P.]

Thu, 9 Mar 2023 21:24:43 +0100, Piergiorgio Sartor ha scritto:

>> U-233. Ma il reattore che sfrutta la trasmutazione del torio-232 è un
>> reattore a neutroni LENTI, non veloci.
>
> Sei sicuro?
>
> Mi sembrava tutti i reattori auto
> fertilizzanti fossero a neutroni
> veloci, ma potrei sicuramente
> essere in errore.

Sì, i reattori autofertilizzanti sono a neutroni veloci, ma io intendevo
un'altra cosa.

I reattori veloci sono in grado di fissionare direttamente atomi come U-238
e altri che non ricordo, non hanno bisogno di trasmutarli prima in
plutonio-239. Stessa cosa presumo accada con il torio-232 e uranio-233, ma
ora non ho voglia di controllare.

Però per riuscire a fissionare gli atomi come U-238 c'è bisogno di far
fissionare anche normale materiale fissile, e pure parecchio. Quindi tale
materiale all'inizio lo devi avere già disponibile, poi, se necessario, lo
puoi creare per trasmutazione "fertilizzando" lo stesso U-238 (disposto in
un modo preciso nel reattore).

In pratica la trasmutazione viene usata sia nei reattori termici che in
quelli veloci ma solo in questi ultimi si fissiona materiale tipo U-238.

>> I reattori a neutroni veloci non hanno bisogno di trasmutazione; fissionano
>> direttamente, ma hanno bisogno di adeguato materiale fissile per crearli
>> quei neutroni.
>
> Puo` essere che mi sbagli, ripeto, ma a
> me risulta una cosa un po' diversa.

E' un discorso un po' contorto. I reattori veloci non hanno bisogno di
trasmutare per fissionare U-238 ma hanno bisogno di parecchio materiale
fissile, quindi o ce lo hai già oppure lo crei fertilizzando lo stesso
U-238.

[Roberto Deboni DMIsr]

On 2023-03-09, MarioCPPP <NoliMihiFran...@libero.it> wrote:
>
> Ho letto che il nuovo reattore BN-800 (Rosatom) a neutroni
> veloci è in grado di bruciare direttamente uranio
> IMPOVERITO. Risulta a qualcuno che se ne intenda ?
> Per impoverito intendo MENO ricco di isotopi fissili (235,
> 236) persino di quello naturale medio.

Il nocciolo viene caricato con 15 tonnellate la cui
composizione e' un 80% di U-238 (quello che residua
dalla produzione di combustibile nucleare) e un 20%
di plutonio scartato dagli ordini nucleari (una
specie di cosidetto MOX).

Ma d'altra parte, il combustibile esausto (anche esso
"povero" di U-235) contiene gia' plutonio (generato
durante la fissione) e senza bisogno di separarlo, si
puo' dare in pasto al BN-800, con eventuali "rabbocco"
con plutonio "quanto basta".

In sostanza il BN-800 (come lo era il Phenix francese
o e' il PFBR indiano) e' progettato per chiudere il
ciclo del combustibile da fissione. A parita' di
massa del nocciolo (e tempo di funzionamento a piena
potenza) un BN-800 ogni 4 reattori convenzionali
permette di consumare integralmente l'uranio,
anche quello delle disprezzate scorie, lasciando poco
da smaltire.

> Se qualcuno sa, quale sarebbe il grado atteso (ipotetico,
> immagino non ci siano dati sperimentali ad oggi) di
> bruciamento di un simile combustibile "povero" ? La
> percentuale di deplezione totale degli attinidi, mi
> interesserebbe, diciamo.

Il reattore al sodio e' solo un "forno nucleare", quello
che puo' fare dipende dalle miscele e il rapporto dei
moderatori nel nocciolo. Si puo' arrivare al 90%.

Gli attinidi sono "vittime" dei neutroni veloci, quindi
si, vengono bruciati. Nel caso del BN-800, la scoria
ricca di attinidi viene usata come "coperta" del reattore
e cosi ' brucia circa 60 kg di americio all'anno.
Questa quantita' di americio e' quella prodotta da
7 reattori VVER-1000, quindi la Russia con 3 reattori
BN-800 ha risolto il problema di smaltimento degli attinidi.
Simili considerazioni valgono per tecnezio, iodio, palladio,
cesio (Tc-99 - 18 kg, I-129, Pd-107 - 11 kg, Cs-135 - 26 kg
ogni anno).

Mi pare di capire che il massimo risultato, se cio' che
interessa sono gli attinidi, si ottiene sostituendo
l'uranio con inerte (ad esempio MgO, in altre parole si
brucia attinidi e plutonio. In questa modalita', la
ricarica con nuovo combustibile da "smaltire avviene
ogni 3 mesi. In questa modalita', un BN-800 smaltisce
gli attinidi di 2-3 reattori VVER-1000.

> per inciso non so se esista solo a livello di prototipo o se
> ne esistano in esercizio

Prego ? Unita' 4 di Beloyarsk:

<https://pris.iaea.org/PRIS/CountryStatistics/ReactorDetails.aspx?current=451>

Ha gia' totalizzato finora 27 TW·h di energia prodotta
in 6 anni.