Materiale nucleare


Descrizione delle proprietà chimiche e fisiche dei materiali nucleari, che sono all'interno del sarcofago sopra la parola blocco 4 di Chernobyl

 
Proprietà dei materiali nucleari

Il pericolo principale è determinato dalla presenza all'interno della costruzione di sostanze radioattive a lunga vita, con attività totale di circa 20 MCI.

Le sostanze radioattive sono fonte di radiazioni ionizzanti, e la loro presenza viene stimata secondo le versioni più prudenti a circa 200 tonnellate (secondo il Rapporto Nazionale Ucraina - 2006), mentre altre stime si attestano attorno ad una quantità quasi doppia, 350 tonnellate.

Attualmente una valutazione accurata della quantità di materiale nucleare presente all'interno del sarcofago è estremamente complessa e poco attendibile.

Ciò si deve al fatto che gran parte del combustibile che si trova all'interno del sarcofago non è stato ancora trovato. 
Le esplorazioni sono state in grado di arrivare a un numero di posti nella struttura in grado di contenere grandi quantità di carburante, ma non dovunque.

La mancanza di dati precisi sul numero di materiali nucleari nel complesso e il loro stato determina la valutazione dell’ impresa come estremamente pericolosa.

La ricerca e il monitoraggio delle condizioni del sarcofago vengono condotte per rispondere alle seguenti domande:

  • Quali sono le condizioni dei residui interni del sarcofago?
  • Sono possibili criticità durante la fase di accumulo e trasporto del combustibile residuo anche dovute a fatti casuali?
  • Se ci sono pericoli di criticità, quali minacce possono determinarsi per il personale e l'ambiente?
  • Quali contromisure possono e devono essere applicate per ridurre questo rischio?


Per comprendere le questioni sollevate è necessario partire dalla situazione principale e quindi dai materiali nucleari, che per più di 20 anni, sono custodite sotto il sarcofago.

In queste pagine cercheremo di darne una breve descrizione.

Le informazioni presentate di seguito sono state ottenute da specialisti di centrali nucleari e da specialisti dell'Istituto Kurchatov coinvolti nella progettazione del ricovero.


modello tridimensionale dei parametri geometrici di diffusione di massa fusa di carburante (in base all'articolo di S. Podbereznogo "Modellazione lo stato reale dell'oggetto in 3D misurazione Shelter" IBT nucleare NAS)


Secondo gli specialisti nucleari i materiali pericolosi sono rappresentati dai residui del combustibile nucleare del reattore distrutto di Cernobyl.

Analogamente pericolosi vengono catalogati anche i materiali che includono comunque parti di combustibile.

La struttura danneggiata dal grave incidente è il reattore 4 della centrale, nelle condizioni fisiche determinate dall’esplosione, carburante e macerie nonché qualsiasi materiale (frammenti, prodotti chimici, composti, polvere, ecc),
In base agli studi effettuati sul campo si ritiene che il combustibile nucleare esaurito all'interno del sarcofago sia in queste condizioni:

  • Una grande parte di frammenti della zona attiva è stato espulsa in seguito all'esplosione fino ai piani superiori del blocco, in particolare nella sala centrale
  • Combustibili, particelle di combustibile caldo, le cui dimensioni variano da frazioni di micron a centinaia di micron, si osservano in quasi tutte le aree del sarcofago
  • Masse di combustibile fuso in forma di lava si sono formate durante la fase attiva di un evento che coinvolge l'interazione di combustibile ad alta temperatura con i materiali costitutivi dell’unità strutturale
  • Minerali di uranio secondari sotto forma di formazioni cristalline

  • Frammenti di zona attiva fanno parte degli elementi di design e materiali della zona attiva (AZ) RBMK-1000. Con frammenti AZF comprendono TEC, FA, elementi di combustibile, compresi i panelli di carburante e dei loro frammenti.


Frammenti del nocciolo del reattore (materiali d'archivio ISTC “Shelter”)


Durante l'incidente un gran numero di frammenti del nucleo è stato espulso dal locale reattore ai piani superiori del blocco 4 e la zona circostante.

Infatti elementi di combustibile, barre di combustibile, frammenti di combustibile e loro parti sono stati rinvenuti su strutture dei tubi di ventilazione sugli elementi del disaeratore sul tetto, in sala macchine, sui tetti degli edifici del terzo blocco nella sezione centrale.

Durante l'esplosione e durante la fase attiva del sinistro si è verificata l'ossidazione del combustibile nucleare e la formazione di "piccole" particelle di carburante (diametro medio di 3-4 micron) che hanno dato luogo a grani (cristalli) di biossido di uranio.

Queste particelle sono state catturate da flussi di aria calda, e la loro dispersione è significativa fino ad una distanza di alcune decine di chilometri dal blocco.


Lava-come materiale (ceramica marrone) nel pool D, E. (ISTC materiali d'archivio "Shelter")


Il combustibile fuso in masse laviche si è formato al contatto con l’acqua dando luogo ad ossidi di uranio di colore nero.

Dopo la fusione il colore ha assunto una pallida tonalità verde bottiglia, caratteristica di vetri silicati contaminati con ferro.

Le ceramica di colore marrone sono causate principalmente da ossidi di ferro e uranio.

La massa fusa contenente il combustibile nucleare, si trovano in molti locali inferiori.

La composizione contiene una gran parte di uranio acquisita nel reattore durante il funzionamento e quindi prima dell’incidente.

Durante la fase attiva del sinistro questo materiale ha investito maggiormente la parte sud-orientale della struttura. 
Sotto l'influenza del calore il materiale è stato rilasciato in forma lavica, ha invaso e inglobato metallo, blocchi di cemento, ed è caduto nel pozzo del reattore.

Durante la diffusione la massa si è propagata a livello del pavimento, ha raggiunto i bordi nel locale valvole, e si è riversata nello spazio inferiore, invadendo corridoi e locali dei piani inferiori.

Esperti ritengono di avere identificato tre flussi principali che si sono propagati sia in orizzontale che in verticale per caduta.

Minerali di uranio secondari sono forma cristallina costituito sempre da carburante sono state individuate per la prima volta nel settembre 1990. 

Sembrano macchie gialle brillanti con croste a grana fine relativamente densa di inserzioni incolori, trasparenti, dell'ordine grandezza di decine e anche centinaia di micron.

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