Curiosità...nucleari

Qualche giorno fa mi sono imbattuto in un articolo che mi ha incuriosito per via del titolo:  Uno strano tipo di zirconio radioattivo assorbe neutroni come una spugna. L'ho letto, notando la bassa qualità dei contenuti e l'inappropriatezza del linguaggio. Come ho già avuto modo di notare altre volte, forse il vero intento di una pagina di questo genere non è informare ma, piuttosto, catturare l'attenzione del lettore per indurlo a cliccare uno dei banner che popolano la pagina e comprare il prodotto sponsorizzato...tuttavia ho chiesto un commento al nostro autorevole collega Giuseppe Scalzo, già Direttore della AOC di Fisica Sanitaria dell'Azienda Ospedaliera "pugliese Ciaccio" di Catanzaro. Ve lo propongo qui di seguito, buona lettura!

Il fatto che abbiano trovato un isotopo dello Zirconio che assorbe neutroni non mi stupisce affatto in quanto già era conosciuto avere queste caratteristiche lo Xe¹³⁵ che è uno dei prodotti che si genera durante la fissione nucleare.

Lo  Xe¹³⁵  è un elemento che ha una sezione di cattura di 2,8 x 10⁶ barn per i neutroni termici.

Ricordo che la sezione di fissione dell’U²³⁵ per neutroni termici è di 580 barn e ciò significa che è 5000 volte più piccola di quella dello Xe¹³⁵.

In altre parole la presenza di un solo nucleo dello Xenon espone i neutroni termici ad una probabilità di cattura parassitica uguale a quella di 5000 atomi di U²³⁵  e cioè in pratica 1 g di Xenon equivale a 8,7 Kg di Uranio 235 nei confronti della probabilità  di cattura di neutroni termici.

Ecco perché, in parole povere,  si può dire che lo Xenon si comporta come una spugna nei confronti dei neutroni termici.

Questo fatto è talmente importante che se ne deve tenere conto nella progettazione di un reattore nucleare facendo in modo da avere una quota di reattività in più per tenere conto della cattura di una cospicua parte dei neutroni da parte dello Xenon che vengono sottratti al bilancio della reazione a catena.

Di contro la presenza dello Xenon (detto anche avvelenamento dei reattori) consente (insieme alle barre di controllo) il perfetto bilanciamento della reazione a catena che cosi può essere mantenuta alla quota desiderata agendo solo sulle barre di controllo.

Queste barre di controllo, costituite da boro che ha una discreta sezione di cattura dei neutroni, servono ad assorbire una parte dei neutroni in eccesso e quindi, come detto, consentono di mantenere la reazione a catena al livello desiderato senza fluttuazioni della reattività. Man mano che nel reattore nucleare si consuma l’uranio le barre di controllo vengono a poco a poco
estratte, in maniera automatica, dal reattore per consentire la stabilità della reazione a catena.
L’isotopo dello Zirconio trovato può quindi essere convenientemente utilizzato per costruire le barre di controllo dei reattori nucleari se risulterà più efficace del boro e ovviamente se anche le sue proprietà termiche risulteranno favorevoli.