Grazie Vittorio!
Questo vuol dire che, per ora, i rischi maggiori li corriamo noi, qui sulla terra, producendo e stoccando tonnellate di radioisotopi.
La cosa impressionate rimane il periodo di decadimento, al termine di cui abbiamo di fatto un altro elemento meno pericoloso ma perciò con un ulteriore periodo di decadimento ancora più lungo.
1.188.273 tonnellate di uranio impoverito, nel mondo, dato al 2002 
che non saranno più pericolosi, decadendo, nel corso del tempo, tra 4,46 miliardi di anni.
Dati tratti da wikipedia.
Esatto, infatti dovrebbero avvenire tutta una serie di eventi concatenati:
- RTG che si spacca
- il plutonio che reagisce
- la formazione per manipolazione meccanica di polveri (se non toccato, il plutonio può ossidarsi, ma non si polverizza da solo)
- l’astronauta “pesta” o comunque tocca le polveri
- non si spolvera la tuta, portando all’interno della navicella polveri radioattive
- le polveri vengono inalate (sono polveri pesanti, non stanno in sospensione, cosa fa per inalarle, ci mette il naso dentro?) o mangiate (un bel panino di polvere come stuzzichino
).
Non credo che sia una catena di eventi probabile.
Ovvio che se parliamo di un RTG che si spezza nellatmosfera terrestre, il discordo cambia.
L’uranio impoverito per fortuna rientra nel gruppo di radioattivi come il plutonio 238 degli RTG, e quindi è pericoloso solo se ingerito o inalato perchè non produce radiazioni ma solo particelle alpha. Tutta la sua pericolosità anche qui è data dal fatto che si ossida e si combina con altri elementi chimici con i quali può essere facilmente assorbito dall’uomo. Ecco il perchè delle varie malattie di chi proviene dalle zone di guerra contaminate che siano “reattive”. Infatti percentualmente quelli che si sono ammalati da uranio impoverito nelle zone dell’ex Jugoslavia sono in numero notevolmente maggiore rispetto a quelli provenienti dalla Guerra del Golfo dove la bassa umidita e la poca reattività dei deserti non ha rilasciato grandi quantità di composti dell’uranio.
Interessantissima spiegazione Vittorio!Tutti aspetti che non conoscevo:io pensavo alle radiazioni gamma nel decadimento del plutonio 238…e invece sono alfa.
E difatti io mi chiedevo come fosse possibile che l’elettronica di bordo non risenta sul lungo periodo delle radiazioni gamma,e invece…
Ah ecco perchè di questa differenza!Dunque una contaminazione molto più diluita per fattori ambientali.
Mi sono imbattuto in questa descrizione di Apollo 12:
Bean is attempting to remove the fuel element from the cask using the Fuel Transfer Tool (FTT). Note one of the Universal Hand Tools (UHT) attached to the RTG subpackage. On Apollo 12, the fuel element stuck in the cask because of thermal expansion (Bean could feel the heat through his suit). Conrad pounded the side of the cask with a hammer while Bean successfully worked it loose. He then inserted it into the RTG and discarded the FTT.
Fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/Apollo_Lunar_Surface_Experiments_Package
Fa impressione il fatto che l’astronauta abbia sentito il calore del plutonio attraverso la suit!
Ho trovato anche questo interessantissimo articolo, in particolare dove viene descritta la struttura di contenimento del plutonio.
http://apollo.cnuce.cnr.it/SDM/SDM17.html
Ottimo documento anche questo,lo archivio sul pc.
Complimenti a tutti e soprattutto a Vittorio per le interessanti osservazioni.
Ho chiarito a mia volta, alcuni aspetti che non conoscevo 
Mi sembra giusto avere raccolte qui più informazioni a riguardo.
Nel PDF che allego, abbastanza interessante, troviamo la descrizione dettagliata di un RTG e relativi sistemi di sicurezza. Questo il brano più inerente, ma c’è anche un’immagine esplicativa nel PDF.
…Ossido di plutonio ceramico per evitare lo scioglimento in acqua, interessante, forse il fattore più importante per evitare contaminazioni!
Fonte: The Office of Nuclear Energy (USA)
General Purpose Heat Source The general purpose heat source (GPHS) is the radioactive fuel package being used in RTGs of current and planned space missions. GPHSs use Pu-238 fuel just as earlier-model RTGs did, but the unique fuel containment is designed to maximize safety in an accident. The basic heat source unit is the GPHS module. Each GPHS/RTG contains 18 modules. Design features include:• Fuel pellets made of hard, ceramic plutonium-238 oxide that do not dissolve in water. The pellets are also highly resistant to vaporizing or fracturing into breathable particles following impact on hard surfaces. Each of the GPHS’s 18 modules contains four fuel pellets, for a total of 72 pellets per GPHS RTG.
• Iridium, a very stable metal with elastic properties, encapsulates each fuel pellet. These capsules (about the size and shape of a marshmallow) would tend to stretch or flatten instead of ripping open if the GPHS module struck the ground at high speed. This would help keep the capsules intact and contain the fuel.
• A high-strength graphite cylinder called a graphite impact shell that holds a pair of fuel pellets. The graphite impact shell is designed to limit damage to the iridium fuel capsules from free-fall or explosion fragments.
• An “aeroshell,” which encloses a pair of graphite impact shells. It serves as a shield designed to withstand the heat of re-entering Earth’s atmosphere in case of an accident.
• Fuel pellets made of hard, ceramic plutonium-238 oxide that do not dissolve in water. The pellets are also highly resistant to vaporizing or fracturing into breakable particles following impact on hard surfaces. Each of the GPHS’s 18 modules contains four fuel pellets, for a total of 72 pellets per GPHS RTG.
• Iridium, a very stable metal with elastic properties that encapsulates each fuel pellet. These capsules (about the size and shape of a marshmallow) would tend to stretch or flatten instead of ripping open if the GPHS module struck the ground at high speed. This would help keep the capsules intact and contain the fuel.
• A high-strength graphite cylinder called a graphite impact shell that holds a pair of fuel pellets. The graphite impact shell is designed to limit damage to the iridium fuel capsules from free-fall or explosion fragments.
• An “aeroshell,” which encloses a pair of graphite impact shells. It serves as a shield designed to with stand the heat of re-entering Earth’s atmosphere in case of an accident.
Each of the RTG’s 18 modules contains four Pu-238 fuel pellets enclosed in three layers of protection - - the metal encasing the pellets, the graphite shell, and the aeroshell.
Galileo/Ulysses RTG.
Testing the Possibilities.
The nuclear fuel in the GPHS faces a variety of possible accidents during a space mission. Launch and re-entry pose many types of risks to the spacecraft and its components.
As a result, rigorous testing is conducted to ensure the RTG’s nuclear fuel will survive a launch accident or other mishap, remain intact, and contain the fuel. The battery of tests that the GPHS’s fuel modules have undergone included the effects of:
Fire - Direct exposure to solid propellent fires, such
as the GPHS might encounter in a launch
accident, produced minimal damage and no
nuclear fuel release.
per logica correttezza scientifica il plutonio 238 è definito come un isotopo fertile che non potrebbe sostenere una reazione a catena e però può trasformarsi in fissile a seguito dell’assorbimento di un neutrone trasformandosi così in plutonio 239.
Ecco un aspetto che non conoscevo! Interessante il fatto che siano riusciti a trasformare in ceramico l’ossido di plutonio. A questo punto l’unico vero problema che resta è l’eventuale sbriciolamento in polvere della ceramica, problema che però è facilmente risolvibile (scopetta )
Visto che sto giusto preparando l’esame di sistemi spaziali e degli eps in particolare sui 4 libri americani sui quali sto studiando gli unici problemi indicati per gli rtg sono proprio qui a terra! La manipolazione per la costruzione Dell rtg stesso e l assemblaggio nel veicolo di lancio, l esplosione spontanea o pilotata del vettore in caso di problemi ed ultimo… Gli ambientalisti…
Ciao
Raffaele
Non so se avete visto questo documeto congiunto dell’ONU e della IAEA: Safety Framework for Nuclear Power Source Applications in Outer Space.
E’ un documento molto di alto livello, ma esplicita abbastanza chiaramente le responsabilità riguardo alla sicurezza di missioni contenenti sistemi nucleari, così come i top level requirements. E’ compito poi dell’agenzia respnsabile del lancio e della missione l’espandere questi requisiti di altissimo livello in requisiti più dettagliati riguardo al contenitore per il materiale radioattivo e a sistemi di mitigazione della contaminazione in caso di incidente.
In generale comunque, si legge come si applica genericamente il concetto di “As Low As Reasonably Achievable” (molto spesso acronimizzato in ALARA) per quanto riguarda i rischi di contaminazione in caso di incidente.
Ho anche trovato questo altro documento, in cui i requisiti vengono esplicitati un pochino di più: Safety of radioisotope power sources for space missions
Il documento dà una bella descrizione di come sono fatti i sistemi a radioisotopi attualmente in uso (di produzione USA e Russia. L’Europa ancora non produce RTG/RHU. Exomars credo usi le RHU di produzione americana).
Alle pagine 4 e 5 si trova una descrizione dei requisiti in caso di incidente:
La probabilità di incidenti di un lanciatore con condizioni accidentali imposte sul Nuclear Power Source system è relativamente alta se comparata alle altre attività in cui si usano sorgenti radioattive. Pericoli specifici per l'uso di NPS in missioni spaziali possono essere associati ai seguenti eventi: • Caduta del payload dal lanciatore, seguita da esplosione/incendio • Caduta del lanciatore dal pad, seguita da esplosione/incendio • Impatto meccanico, seguito da incendio dopo un incidente durante la fase di lancio • Rientro accidentale da fase suborbitale o orbitaleQuesti eventi possono essere associati con carichi estremi, come:
• Sovrapressione da esplosione
• Impatto di frammenti a velocità molto elevate
• Incendio del combustibile (e.g. fino a più di 3000 °C se esposto a propellente solido)
• Calore da attrito dovuto a rientro accidentale
• Impatto meccanico col suolo dopo un rientro
• Esposizione di lunga durata ad ambiente corrosivo (e.g. sommersione in acqua di mare)Il design di un NPS per missioni spaziali deve sostenre questi carichi in modo da impedire con alto grado di confidenza il rilascio di materiale radioattivo.
e delle barriere comunemente usate nei contenitori per radioisotopi:
RTG e RHU per missioni spaziali sono progettati per sostenere condizioni accidentali estreme durante il lancio e la prima fase di volo. Per sostenere tali condizioni, si usano barriere multiple, per far sì che il materiale radioattivo non si sparga nell'ambiente: • La prima barriera consiste di una matrice ceramica di PuO2, che ha bassa solubilità in acqua, alto punto di fusione ed è progettata per fratturarsi in pezzi grossi e non respirabili in caso di impatto meccanico. • La seconda barriera consiste di un rivestimento meccanico (spesso Iridio) con bassa reattività chimica, alto punto di fusione e alta resistenza contro fratture per impatti meccanici. • La terza barriera consiste di un guscio di grafite, spesso rinforzato con fibra di carbonio, progettato per assorbire carichi termici e meccanici durante il rientro, impatti ed esposizione al fuoco.Un altra importante caratteristica di progettazione è la struttura modulare degli RTG più grandi. In caso di rientro accidentale, la struttura si disintegra in moduli più piccoli e con peso minore, in modo da minimizzare la velocità terminale e il riscaldamento.
Interessante anche il fatto che, a differenza di USA e Russia, l’Europa non ha ancora un ente incaricato di autorizzare o meno un lancio contenente radioisotpi. La produzione, l’utilizzo e l’integrazione dei radioisotopi segue le leggi dei singoli paesi e, in caso di lancio da Kourou, valgono le leggi francesi.
senza dubbio Nasa e Russi hanno acquisito una certa esperienza onde arginare il più possibile eventuali incidenti però tutti sperano che prima o poi si riesca ad ottenere una valida fusione nucleare che risolva un gran numero di problemi.
Gli RTG sono l’unica alternativa possibile per missioni da Marte in poi, con le batterie arrivi poco lontano.
E NON sono l’unica fonte di radiazioni che uno spacecraft o un rover porta con se.
I due rover marziani hanno dei riscaldatori a Pu238 (http://en.wikipedia.org/wiki/Radioisotope_heater_unit), cosi’ come moltissime sonde per il Sistema Solare esterno (Cassini-Huygens, ad esempio). Servono a tenere “meno freddi” i payload scientifici, e sono anche essi indispensabili.
Sul rischio-contaminazione: ovviamente c’e’; ma il tempo di dimezzamento del Pu238 e’ 87,7 anni. E le quantita’ usate negli RTG sono sempre ridotte.
Infine, oggi si sta andando verso l’accoppiata fonte di calore a redioisotopi-motore stirling a pistone libero, che ha l’enorme vantaggio di essere molto piu’ efficiente nella conversione in potenza del calore sviluppato dal decadimento dei radioisotopi (30-40% contro il 6-8% dei normali RTG). E’ il progetto NASA Advanced Stirling Radioisotope Generator, descritto molto bene qui http://www.sunpower.com/lib/sitefiles/Advanced_Stirling_Radioisotope_Generator_for_NASA_Space_Science_and_Exploration_Missions.pdf
Ciao,
M_D