Nucleare: il problema delle scorie radioattive (I)

Il Nettunio è molto solubile in acqua, ed è altamente cancerogeno: il suo decadimento di tipo α lo rende circa venti volte più pericoloso di un decadimento alla stessa energia di tipo β. Gli organi maggiormente attaccati dal Nettunio sono fegato e reni.

Tra le possibilità di vita del Nettunio c’è inoltre l’assorbimento di neutroni, che dà origine a ²³⁸Np. Questo, con un’emivita di pochi giorni, diventa ²³⁸Pu, uno dei materiali più tossici che esistano. Ha un decadimento α ad altissimi livelli energetici – viene usato per le batterie RTS nelle missioni spaziali – e conseguentemente ad altissime temperature.

L’assorbimento dei neutroni da parte dell’²³⁵U non è però la principale fonte di creazione degli elementi transuranici in fase di fissione nucleare. La maggior parte dell’uranio presente in una centrale è ²³⁸U, e quanto visto per ²³⁵U può ripetersi anche per questo isotopo.

²³⁸U + n → ²³⁹U → ²³⁹Np + β^–
239Np → ²³⁹Pu + β^–

Come si vede, il risultato della reazione fisica è il plutonio, un’isotopo di plutonio fissile utilizzabile a sua volta nelle centrali nucleari. Il plutonio è però un elemento fissile di bassa qualità, dal momento che in un terzo dei casi – nel caso dell’²³⁵U la quota scende al 18% – la reazione non avviene a favore dell’assorbimento, creando ²⁴⁰Pu. Questo elemento ha la capacità di assorbire neutroni restando stabile, ed è quindi considerato un vero e proprio veleno per le centrali nucleari, dal momento che contribuisce ad abbassare il fattore K della fissione impedendone la sostenibilità nel tempo. Quando la percentuale di ²⁴⁰Pu nel combustibile nucleare diventa troppo alta, tale combustibile si considera esausto, indipendentemente dalla presenza di altri materiali fissili. Tuttavia la vita del ²⁴⁰Pu non è infinita; ha un’emivita di circa 6.500 anni, con tipo di decadimento α, al termine del quale si trasforma in ²³⁶U: questo significa che tutto il combustibile esausto a causa dell’elevata concentrazione di ²⁴⁰Pu tornerà ad essere utilizzabile tra poche migliaia di anni, in una conformazione particolarmente adatta all’utilizzo militare a causa della notevole presenza del ²³⁹Pu di partenza.

Il plutonio è un materiale estremamente tossico: i suoi effetti chimici sono paragonabili a quelli dei metalli pesanti, mentre il tipo di decadimento α lo rende molto pericoloso per i tessuti dell’organismo, in particolar modo per le ossa, il fegato ed i polmoni.

Tutti gli elementi transuranici hanno inoltre un altro, pericolosissimo – circa dieci volte il decadimento α in termini di danno biologico e cinque volte dal punto di vista energetico – effetto: la fissione spontanea. Questo tipo di reazione nucleare viene ingenerato per effetto tunnel senza che vi sia un vero urto tra un neutrone e l’atomo fissile; i suoi effetti sono però analoghi a quelli dei normali processo di fissione, compresa la liberazione di neutroni potenzialmente in grado di innescare una reazione a catena.

Infine, sono da tenere in debita considerazione gli usi militari e terroristici che si possono fare del combustibile esausto delle centrali. Se la realizzazione di un ordigno nucleare è oggettivamente un processo difficile e costoso a partire dalle scorie di una centrale, altrettanto non si può dire delle armi radiologiche, tristemente note con il nome di “bombe sporche“.

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