Possibile criticità nel reattore 2

La notizia del giorno è quella diffusa questa mattina da TEPCO circa il ritrovamento di gas nobili, in particolare gli isotopi 131m, 133 e 135 dello xeno. La presenza di Xe-135 che ha un'emivita di sole 9 ore ha dato vita all'ipotesi che ci siano ancora fissioni all'interno del combustibile del reattore 2. Nell'immagine qui sotto i dati originali TEPCO.

Notate come i valori "critici" siano stati evidenziati come sotto valutazione perché almeno per lo Xe-131m e Xe-133 i valori misurati sono molto vicini a quelli limite. Vista la grande portata di queste affermazioni, è opportuno controllare due volte i risultati prima di prendere fischi per fiaschi. Per l'isotopo Xe-131m c'è da registrare una diminuzione di cinque ordine di grandezza (fattore 100 mila circa) rispetto alla misura effettuata il 10 agosto. Considerando il decadimento, lo Xe-131m dopo 83 giorni si sarebbe dovuto ridurre a circa 0.3 Bq/cm3 e non mille volte meno. Nelle misure di agosto non compare il principale sospettato, lo Xe-135, e non sappiamo se non c'è perché non è stato misurato o risultato sotto i limiti di rivelabilità e quindi semplicemente non riportato.


TEPCO ha commentato così l'esito della misura:

We found a possibility to detect short-half-life radionuclide such as Xe-133 and Xe-135 according to our radionuclide analysis sampled on November 1 by the gas management system of the reactor containment vessel of Unit 2. We continued to monitor the temperature, pressure and data from monitoring post and there was no significant fluctuation from those data. As we can't be denied a possibility of fission reactions, we decided to start injecting boric acid water from reactor feed water system at 2:48am and stopped it at 3:47 pm on the same day.

Nel tono si legge un atteggiamento di massima precauzione.

Produzione di Xe-135

La produzione di questo isotopo a vita breve avviene solo per mezzo della fissione del combustibile nucleare, in particolare uranio ed eventuali altri transuranici contenuti. Anche in assenza di reazioni a catena, quelle che mantengono il reattore acceso in condizioni di esercizio, ci può essere formazione di prodotti di fissioni a causa del decadimento per fissione spontanea dei nuclei molto grossi, tra questi particolare rilevanza è occupata dal plutonio-240 che ha una probabilità di fissione spontanea mille volte superiore a quella dell'uranio-235. Immaginiamo che TEPCO, tra le varie verifiche stia facendo anche i conti della frazione di Xe-135 prodotta per fissione spontanea. 

La situazione più probabile è che ci siano sacche di combustibile fuso che abbia raggiunto le condizioni per iniziare brevi criticità. Diciamo brevi perché non ci sono evidenze che queste siano durature nel tempo e che portino ad aumenti della temperatura e alla rivelazione di attività neutronica.

Cosa cambia

Guardando i grafici del reattore 2 non si vedono grosse variazioni di rilievo. La temperatura continua nel suo trend a scendere anche se negli ultimi giorni ha presentato alcune piccolissime risalite che potrebbero essere spiegate come fluttuazioni della misura. L'andamento della pressione nel PCV è influenzato dalle operazioni di installazione del sistema di trattamento del gas e delle variazioni del flusso di azoto per ridurre la concentrazione di idrogeno. I livelli di radiazione all'esterno del reattore e sul sito non presentano variazioni di rilievo e non è stata misurata alcuna attività neutronica.

Da un punto di vista macroscopico, dunque, non ci sono variazioni. Ma la presenza di criticità accidentali incontrollate cambia lo stato del reattore, che non può più essere considerato spento. Al momento l'unica contromisura adeguata è quella di iniettare acido borico in modo da catturare i neutroni ed arrestare le reazioni di fissioni e tenere controllata costantemente la concentrazione di prodotti di fissione volatili, non solo Xe, ma anche iodio-131.

Messaggio dall'ambasciata italiana

Alcune notizie di stampa basate su comunicati della TEPCO hanno oggi riportato la presenza in tracce degli isotopi Xenon-133 e Xenon-135 all'interno della struttura di contenimento primario del reattore numero 2 dell'impianto di Fukushima-I.

Dati i tempi di decadimento molto brevi (rispettivamente 5 giorni per lo Xenon-133 e 9 ore per lo Xenon-135) e poiché questi radioisotopi vengono prodotti nel processo di fissione dell'uranio, si è subito ipotizzato che possano essersi recentemente verificate reazioni di fissione nucleare all'interno del reattore numero 2. Al fine di confermare queste prime rilevazioni, è stato richiesto alla Japan Atomic Energy Agency di effettuare analisi indipendenti per confermare o meno la presenza di Xenon radioattivo nel reattore.

Il fatto che tutti i parametri del reattore n. 2 siano rimasti stabili nel recente periodo e che, in particolare, la temperatura sia rimasta costantemente al di sotto dei 100 gradi centigradi, garantisce che eventuali criticità - che peraltro rimangono da confermare - abbiano in ogni caso effetti estremamente localizzati all’interno del reattore. E' altresì ipotizzabile che le reazioni di fissione rilevate non siano peraltro dovute a criticità, ma che queste siano indotte da neutroni generati da decadimenti o da altre reazioni residue all'interno del reattore stesso. In ogni caso, non ci si aspetta alcun effetto esterno al reattore, che rimane quindi in condizioni di stabilità.

In via precauzionale, i tecnici sono comunque intervenuti assicurando una immissione di boro all'interno del reattore, in modo da bloccare qualunque residuo campo neutronico e, quindi, qualunque reazione nucleare residua eventualmente presente all'interno del reattore.

Quanto sopra segnalato non influenza, al momento, il progresso delle attività di messa in "fermo a freddo" del reattore in questione.

Ci si riserva di comunicare eventuali, ulteriori aggiornamenti.

In parole povere, il messaggio ripete quanto avevamo già detto. Sono in corso verifiche sulla effettiva criticità del reattore anche da parte della JAEA e che non si esclude che i gas nobili possano essere generati da fissioni spontanee.

Aggiornamento 2011-11-2

TEPCO ha pubblicato un ulteriore aggiornamento con quattro misurazioni dei nuclidi presenti nel gas del reattore 2. (PDF). Le prime due misure si riferiscono al giorno 28 ottobre, mentre le ultime due al 1 e al 2 novembre. Nelle prime due il risultato della ricerca per gli isotopi dello Xeno era risultata sotto i limiti di rivelabilità, ma è importantissimo notare come le due serie di misure abbiano limiti inferiori di rivelabilità molto differenti, quindi di fatto non si può escludere la presenza degli stessi livelli di gas radioattivo anche nelle misure precedenti.

Aggiornamento 2011-11-3

Nei primissimi bollettini di aggiornamento del 2 novembre TEPCO afferma che JAEA ha verificato e confermato i dati di rilevamento dei gas nobili radioattivi a vita breve in questione, ma che questi siano da imputare a fissione spontanea. Ecco il testo del messaggio:

At around 7:20 pm on the same day, Japan Atomic Energy Agency evaluated that the TEPCO's analysis result of the short-half-life radionuclide such as Xe-133 and Xe-135 detection was valid. We consider that they were generated by the spontaneous fission.

In altre parole, come avevamo già detto nel paragrafo sulla produzione di questi isotopi, anche la fissione spontanea può essere una via di produzione ed evidentemente non era stata sufficientemente esplorata prima di dare la notizia.

Aggiungeremo qui ulteriori aggiornamenti e informazioni appena saranno disponibili.


Le note in piccolo
clicca qui per leggere la lista completa con gli avvenimenti

29/10/2011:

• Iniziato aumento portata in R1. Questa mattina JSP hanno settato la portata a 4.5 m3/h. 
• Ufficialmente terminata in tutti gli aspetti l'installazione della copertura su R1. Stanno smontando le gru. Due operai si sono infortunati durante l'operazione e sono stati trasportati in ospedale. Un altro impiegato durante lavoro di ufficio ha levato la maschera per vomitare. 
• Nella giornata di ieri è ufficialmente iniziata l'opera di installazione del muro di protezione verso il mare.

30/10/2011:

• Portata a 5.5 m3/h la portata di R1.Tra le altre conseguenze positive di questo innalzamento è che adesso che R1 è tutto coperto, c'è il rischio che l'aria all'interno diventi troppo umida a causa dell'evaporazione nel reattore. Nel pomeriggio è stata ulteriormente innalzata a 6.5.
• Stanno variando le portate dell'iniezione di azoto in R2 per mantenere i livelli di concentrazione di idrogeno nel sistema di gestione del gas al di sotto della soglia di infiammabilità (fonte)
• E' stato operato uno dei due operai rimasti coinvolti nell'incidente con la gru di ieri. Qui una referenza dell'incidente e qui delle immagini.
• E' stato pubblicato il secondo video della serie della decontaminazione dell'acqua. Per il momento è disponibile solo la versione in Giapponese che trovate anche su Youtube.
  Ricordo gli indirizzi delle playlist a cui potete trovare tutti i video esplicativi:
  
  • Come raggiungere il cold-shutdown (EN - JP)
  • Come decontaminare l'acqua (EN - JP)

31/10/2011:

• Gli effetti della portata di R1 a 6.5 m3/h si fanno sentire almeno sulla temperatura del vessel che è scesa sotto i 60 gradi. Per oggi pomeriggio è previsto l'aumento a 7.5 dopo di che dovremmo avere la stima degli effetti sui livelli di acqua e capire come hanno intenzione di procedere. Senza sapere le portate con cui stanno rimuovendo acqua dal numero 2 è difficile fare questa stima in modo autonomo.
• Continua a lavorare il sistema per la gestione del gas in R2. Hanno ulteriormente aumentato la portata dell'iniezione di azoto da 16.5 a 21 normalm3/h perché la concentrazione di idrogeno era salita a 2.7 %vol (fonte)

1/11/2011:

• Attualmente la portata di R1 è stata fissata a 7.5 m3/h e la temperatura del RPV scende a gran velocità. Oggi non sono state fatte variazioni sulla portata e ci aspettiamo una valutazione dell'impatto sia sull'accumularsi della acqua sia sui livelli di umidità e radioattività all'interno della copertura. 
• Aggiunti e messi in produzione altri tre sistemi ad evaporazione (fonte) 
• Pubblicate le misure di radioattività nell'aria all'interno del sito di Daiichi. Tutti i valori sono circa un fattor dieci inferiori rispetto al limite interno TEPCO per indossare le maschere e ben al di sotto dei limiti imposti dalla legge. Nei grafici temporali si vede anche un nettissimo trend a scendere. 

2/11/2011:

• Segni di una possibile criticità a R2 dovuti alla presenza di gas nobili a vita breve nel campionamento del gas. Non ci sono cambiamenti macroscopici nel comportamento del reattore, il che significa che ci possono essere delle sacche isolate di corio che subiscono criticità accidentali. Iniziata iniezione di acido borico. (fonte)

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