ITPI20110107A1 - Metodo e dispositivo per trattare prodotti radioattivi - Google Patents
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Description
Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo "METODO E DISPOSITIVO PER TRATTARE PRODOTTI RADIOATTIVI",
DESCRIZIONE
Ambito dell'invenzione
La presente invenzione si riferisce a un metodo e a un dispositivo per ridurre e/o eliminare materiali radioattivi, ad esempio scorie a lunga vita media prodotte da centrali nucleari a fissione.
Tale procedimento à ̈ un'applicazione del metodo basato sulla fusione anarmonica stimolata tra ioni H- e metalli di transizione noto e indicato nel seguito come processo FASEC, descritto nella domanda internazionale di brevetto WO2010058288 qui incorporata come riferimento. Una variante del metodo à ̈ descritta nella domanda di brevetto in Italia ITPI2011A000046, non pubblicata al momento del deposito della presente domanda di brevetto, ed anch’essa incorporata come riferimento.
Brevi cenni sulla tecnica nota-Problema tecnico
La produzione di energia mediante reazioni di fissione nucleare à ̈ affetta dal ben noto problema della destinazione delle scorie o dei prodotti di fissione radioattivi. Ad oggi, sostanzialmente nessuna soluzione industrialmente applicabile à ̈ stata sviluppata in alternativa allo stoccaggio in ambienti controllati di tali materiali.
È quindi sentita la necessità di un procedimento che consenta di ridurre e/o eliminare tali materiali di fissione a lunga vita media ottenendo materiali sensibilmente meno pericolosi, prodotti da centrali nucleari di potenza, e da altri dispositivi che prevedono la produzione o l’uso di materiali radioattivi, in particolare da dispositivi medicali e industriali.
Altri materiali radioattivi sono presenti in armamenti nucleari dismessi o derivano da residui di processi di estrazione mineraria.
Come noto, bombardando con dei protoni di sufficiente energia alcuni tipici prodotti di fissione dell’Uranio, ad esempio<137>Cs e<90>Sr à ̈ possibile innescare sequenze di reazioni di decadimento che sono in grado di trasformare tali prodotti di fissione in materiali meno pericolosi, in particolare in materiali radioattivi che hanno una vita media più breve rispetto ai radionuclidi di partenza, o che addirittura sono stabili. Tale possibilità non ha trovato applicazione industriale perché antieconomica. Infatti, tale processo presuppone di disporre di protoni ad alta energia, che possono essere prodotti, ad oggi, impiegando notevoli quantità di energia e quindi a cosi molto elevati. In particolare, à ̈ necessario impiegare acceleratori di particelle il cui costo di realizzazione ed esercizio à ̈ eccessivo, in particolare, rispetto al valore economico dell’energia producibile in una centrale a fissione.
Altri radionuclidi, ad alto numero atomico, hanno un probabilità estremamente inferiore di essere trasmutati in altri prodotti stabili o stabilizzabili. Appartengono a questa categoria, per esempio isotopi di Pu, U, Ac, Th, e di altri elementi, appartenenti ad esempio alle tre famiglie radioattive naturali ed alla quarta famiglia radioattiva artificiale.
È altresì noto da WO2010058288 che il processo FASEC sopra ricordato decorre con produzione di protoni.
Da ITPI2011A000046 à ̈ nota un’applicazione del processo FASEC in cui un materiale detto secondario atto a reagire con protoni di energia superiore ad una soglia predeterminata à ̈ disposto affacciato su un materiale detto primario di nocciolo attivo di un reattore FASEC, in modo da provocare reazioni nucleari protone-dipendenti esoenergetiche nel materiale secondario. Tale applicazione à ̈ concepita per favorire lo scambio termico ed l’ottenimento di calore dalle reazioni del processo FASEC e dalle reazioni secondarie. I protoni hanno energia sufficiente per interagire con alcuni materiali radioattivi e possono innescare reazioni di trasmutazione, ossia una trasformazione di un isotopo di un elemento in un isotopo di un altro elemento.
Tuttavia, la disposizione del materiale secondario rispetto al materiale primario non permette di trattare in modo industrialmente accettabile quantità importanti di materiali radioattivi. Infatti, i protoni sono sprovvisti di capacità significative di penetrare la materia, e quindi le reazioni protone-dipendenti si svolgono solo in uno strato superficiale di un corpo che ospita il materiale secondario, e solo in alcuni punti del materiale secondario.
Nella descrizione che segue, per processo FASEC si intende un processo di fusione anarmonica stimolata tra l’idrogeno e un metallo di transizione, che decorre con emissione di calore.
Inoltre per materiale primario si intende un materiale in cui à ̈ possibile il processo FASEC, ossia un materiale comprendente una determinata quantità di nanostrutture a cluster del metallo di transizione, aventi un numero di atomi del metallo di transizione inferiore a un numero prefissato di atomi.
Per materiale secondario si intende un materiale atto ad interagire con protoni emessi dal materiale primario per mezzo di reazioni nucleari protone-dipendenti esoenergetiche che decorrono con rilascio di ulteriore potenza termica.
Sintesi dell’invenzione
È quindi scopo della presente invenzione fornire un metodo e un dispositivo per eliminare residui e scorie radioattive a lunga vita media, ad esempio prodotte da centrali di potenza e altri dispositivi basati sulla fissione nucleare o di attivazione neutronica, ed attualmente depositate in centri di stoccaggio, trasformando tali prodotti di fissione in materiali a vita media più breve o stabili.
È inoltre scopo dell'invenzione fornire un metodo e un dispositivo per trattare materiali ottenuti da armamenti nucleari dismessi, contenenti tipicamente Plutonio, Uranio, Torio, o da altri dispositivi che prevedono la produzione o l’uso di materiali radioattivi, in particolare da dispositivi medicali e industriali, o derivanti da residui di processi di estrazione mineraria.
È altresì uno scopo dell'invenzione fornire un metodo e un apparato che permettano di utilizzare protoni prodotti da un processo FASEC per innescare reazioni di decadimento di prodotti di fissione o scorie a lunga vita media trasformandoli in prodotti meno pericolosi, in particolare in prodotti a vita media più breve o in prodotti stabili.
È poi uno scopo dell'invenzione fornire un metodo e un apparato che oltre a eliminare residui e scorie radioattive a lunga vita media, consentano anche di produrre quantitativi significativi di energia.
È ancora uno scopo dell'invenzione fornire un metodo e un apparato che consenta di eliminare residui e scorie radioattive a lunga vita media, senza fornitura di energia esterna.
È altresì uno scopo dell'invenzione fornire un metodo e un apparato che consenta di eliminare residui e scorie radioattive a lunga vita media, senza fornitura di energia esterna.
Secondo un aspetto dell’invenzione, questi ed altri scopi sono raggiunti da un metodo per trasformare prodotti di fissione a lunga vita media in prodotti a vita media più breve o stabili, comprendente le fasi di:
- predisporre un primo materiale, comprendente un metallo di transizione idoneo per un processo FASEC;
- predisporre un secondo materiale, comprendente un materiale radioattivo a lunga vita media;
- formare un nocciolo attivo comprendente tale primo materiale e tale secondo materiale a contatto tra di loro, in cui il metallo di transizione del primo materiale comprende nanostrutture a cluster;
- portare il nocciolo attivo in una condizione di innesco del processo FASEC per il metallo di transizione, in modo che il processo FASEC abbia inizio nelle nanostrutture a cluster del primo materiale, e crei le condizioni per un innesco di reazioni di trasmutazione del materiale radioattivo indotte dal processo FASEC nel secondo materiale.
In particolare, il secondo materiale può provenire da scorie o residui di produzione di energia in centrali nucleari a fissione.
La condizione di “contatto“ tra primo e secondo materiale va intesa in senso ampio comprendente un contatto a livello nanometrico, micrometrico, ad esempio nel caso di leghe, soluzioni solide, miscele solide, bonding di vario genere, o anche di strati o parti dei due materiali a contatto tra loro.
Vantaggiosamente, il primo materiale à ̈ scelto tra: Nichel, Cromo, Manganese, Ferro e altri metalli di transizione, come descritto in WO2010058288, ossia materiali caratterizzati da una facilità di innesco del processo FASEC maggiore di altri metalli di transizione. In particolare alcuni di tali materiali sono caratterizzati da un configurazione elettronica favorevole, da una struttura cristallografica favorevole e da valori contenuti della temperatura di Debye al di sopra della quale à ̈ favorito l’innesco del processo FASEC.
Il secondo materiale, radioattivo, può comprendere un ulteriore metallo di transizione distinto dal metallo di transizione del primo materiale, l’ulteriore metallo di transizione comprendendo nanostrutture a cluster, in modo che il processo FASEC possa avere luogo anche in tale ulteriore metallo di transizione, trasformandolo in radionuclidi aventi vita inferiore all’ulteriore metallo di transizione, o in materiali stabili.
In particolare, l’ulteriore metallo di transizione à ̈ scelto tra Pu, U, Th e “figli†, cioà ̈ tra i materiali appartenenti alle quattro famiglie radioattive, che sono in grado di essere a loro volta sede di reazione FASEC.
In particolare, l’ulteriore metallo di transizione può provenire da scorie o residui di produzione di energia in centrali nucleari a fissione, oppure l’ulteriore metallo di transizione può provenire da parti di armamenti dismessi, o ancora l’ulteriore metallo di transizione può provenire da uranio impoverito o da residui di processi di estrazione mineraria, o da altri prodotti o residui radioattivi.
In alternativa, o in aggiunta, il secondo materiale si comporta come materiale secondario, ossia può comprendere un materiale atto a reagire con protoni emessi dal primo materiale, realizzando reazioni nucleari protonedipendenti, durante le reazioni del processo FASEC.
In particolare, l’ulteriore metallo di transizione à ̈ scelto tra<137>Cs,<90>Sr e altri frammenti della fissione. In tal caso, secondo la terminologia usata in ITPI2011A000046, il secondo materiale ha un comportamento da materiale secondario in quanto le reazioni protone-dipendenti possono essere esoenergetiche, e contribuiscono quindi alla generazione di energia sotto forma di calore del processo. In aggiunta, essendo il secondo materiale a contatto con il primo materiale, ossia metallo di transizione idoneo in cui avviene un processo FASEC, si ha una progressiva trasmutazione di tutto il secondo materiale, ottenendo alla fine prodotti a vita media breve o stabili.
Per quanto riguarda il trattamento di materiali come Pu, U, Th e “figli†che, come già menzionato, possono comportarsi da materiali primari, ossia essere sede essi stessi di cattura orbitale e reazioni di cattura nucleare, essi possono essere sede del processo FASEC, e quindi col tempo trasmutarsi in prodotti a vita media breve o stabili.
In una prima forma realizzativa,
- detta fase di predisporre il primo materiale prevede una fase di preparare una base del primo materiale, ossia del metallo di transizione idoneo per un processo FASEC;
- detta fase di predisporre il secondo materiale prevede una fase di vaporizzare il secondo materiale, ossia di materiale radioattivo a lunga vita media, ottenendo vapori del secondo materiale;
- detta fase di formare un nocciolo attivo comprende una fase di deposizione del secondo materiale sulla base del primo materiale a partire dai vapori del secondo materiale, in modo da formare una lega o soluzione solida o stratificazione o compenetrazione relativa del primo materiale e del secondo materiale.
Vantaggiosamente la fase di preparare una base prevede una fase pretrattamento del primo materiale in modo da ottenere una base porosa. In particolare, tale pretrattamento può prevedere un trattamento di sinterizzazione.
Tale fase di preparare una base può prevedere
- una fase di miscelazione del primo materiale con un materiale lisciviabile, ottenendo una base composita. - una fase di portare a contatto la base composita con un liquido di lisciviazione atto a portare in fase liquida il materiale lisciviabile allontanando il materiale lisciviabile dalla base composita; in tal caso si esegue una fase di lisciviazione del materiale lisciviabile in modo da ottenere una base porosa con aumento della superficie dell’elemento disponibile per la fase di deposizione.
In particolare, il materiale lisciviabile à ̈ scelto tra Alluminio e Zinco, e il liquido di lisciviazione à ̈ una soluzione di una base come NaOH, ossia soda caustica, o di un acido minerale o organico, ad esempio una soluzione 1-normale (1N) dell’acido o della base.
Preferibilmente, il liquido à ̈ una soluzione acquosa di un acido avente una concentrazione predeterminata in modo da portare in soluzione il materiale lisciviabile lasciando sostanzialmente nella base il primo materiale. In tal modo, la lisciviazione produce idrogeno che viene inglobato nella base porosa, predisponendo la base porosa per diventare un nocciolo attivo per il processo FASEC.
Nel caso in cui il secondo materiale comprenda l’ulteriore metallo di transizione in cui può avere luogo il processo FASEC, la tecnica di deposizione à ̈ tale che il metallo di transizione del secondo materiale depositato comprenda nanostrutture a cluster dell’ulteriore metallo di transizione.
Tale tecnica può essere una di quelle indicate nelle pubblicazioni citate in questa domanda di brevetto per ottenere un metallo di transizione in forma di cluster, ossia tale tecnica può essere scelta tra:
– sputtering;
– spraying;
– evaporazione e poi condensazione sul supporto della quantità predeterminata del metallo;
– deposito epitassiale.
In una seconda forma realizzativa,
- detta fase di predisporre il secondo materiale prevede una fase di preparare una base del secondo materiale, ossia del materiale radioattivo a lunga vita media;
- detta fase di predisporre il primo materiale prevede una fase di vaporizzare il primo materiale, ossia del metallo di transizione idoneo per un processo FASEC ottenendo vapori del primo materiale;
- detta fase di formare un nocciolo attivo comprende una fase di deposizione del primo materiale sulla base del secondo materiale a partire dai vapori del primo materiale, con una tecnica di deposizione tale che il primo materiale depositato comprenda nanostrutture a cluster del metallo di transizione, e in modo da formare una lega o soluzione solida del primo materiale e del secondo materiale, o stratificazione o compenetrazione relativa del primo materiale e del secondo materiale.
In particolare, la base del secondo materiale comprende una barra di combustibile nucleare esausto prodotto da una centrale nucleare a fissione. Le barre di combustibile esausto contengono notevoli quantità di materiali come isotopi radioattivi dell’uranio, nonché frazioni di plutonio e altri prodotti di fissione. Tali materiali possono essere sede di un processo FASEC atto a provocarne una trasformazione in materiali radioattivi a breve vita media o in materiali stabili. Le barre contengono in generale anche altri prodotti di fissione che possono essere trasformati in materiali radioattivi a breve vita media o in materiali stabili anche o preferibilmente attraverso reazioni nucleari protone-dipendenti, in cui sono coinvolti protoni emessi per effetto FASEC.
Vantaggiosamente la fase di preparare una base prevede una fase di pretrattamento, in particolare per sinterizzazione, del secondo materiale, in modo da ottenere una base porosa. In tal caso, anche se il secondo materiale non à ̈ nella forma di cluster, ma di sinterizzato che normalmente non contiene cluster, la vicinanza a contatto del processo FASEC nel primo materiale crea col tempo le condizioni affinché il processo FASEC avvenga anche nel secondo materiale.
In alternativa,tale fase di preparare una base può prevedere
- una fase di miscelazione del secondo materiale con un materiale lisciviabile, in particolare con Alluminio o Zinco, ottenendo una base composita, ad esempio per sinterizzazione.
- una fase di portare a contatto la base composita con un liquido di lisciviazione atto a portare in fase liquida il materiale lisciviabile allontanando il materiale lisciviabile dalla base composita; in tal caso si esegue una lisciviazione del materiale lisciviabile creando dei vuoti in modo da ottenere una base porosa, aumentando la superficie dell’elemento disponibile per la fase di deposizione.
In particolare, il materiale lisciviabile à ̈ scelto tra Alluminio e Zinco, e il liquido di lisciviazione à ̈ una soluzione di una base come NaOH, ossia soda caustica, o di un acido minerale o organico, ad esempio una soluzione 1-normale (1N) dell’acido o della base.
Preferibilmente, il liquido à ̈ una soluzione acquosa di un acido avente una concentrazione predeterminata in modo da portare in soluzione il materiale lisciviabile lasciando sostanzialmente nella base il secondo materiale. In tal modo, la lisciviazione produce idrogeno che viene inglobato nella base porosa, predisponendo la base porosa per diventare un nocciolo attivo per il processo FASEC.
Detta tecnica di deposizione può essere una di quelle indicate nelle pubblicazioni citate in questa domanda di brevetto per ottenere un metallo di transizione in forma di cluster, ossia la tecnica può essere scelta tra:
– sputtering;
– spraying;
– evaporazione e poi condensazione sul supporto della quantità predeterminata del metallo;
– deposito epitassiale.
In una terza forma realizzativa, il metodo comprende una fase di
- predisposizione di un supporto, in particolare di un supporto poroso,
e
- dette fasi di predisporre il primo e il secondo materiale comprendono una fase di vaporizzazione del primo materiale e del secondo materiale, con eventuale premiscelazione di vapori del primo materiale e del secondo materiale ottenuti dalla fase di vaporizzazione del primo materiale e del secondo materiale, ottenendo vapori misti;
- detta fase di formare un nocciolo attivo comprende una fase di codeposizione del primo materiale e del secondo materiale sul supporto, a partire da vapori tenuti separati fino al contatto con il supporto o dai vapori misti, con una tecnica di deposizione tale che il metallo di transizione del primo materiale depositato comprenda nanostrutture a cluster del metallo di transizione e in modo da formare una lega o soluzione solida del primo materiale e del secondo materiale.
Ad esempio, anche la tecnica di codeposizione può prevedere fasi scelte tra sputtering; spraying; evaporazione e poi condensazione sul supporto della quantità predeterminata del metallo; deposito epitassiale.
Secondo un altro aspetto dell’invenzione, tali scopi sono raggiunti da un dispositivo per trasformare prodotti di fissione a lunga vita media in prodotti a vita media più breve o stabili, caratterizzato dal fatto di comprendere un generatore di energia mediante reazioni nucleari tra idrogeno e un metallo di transizione, e un nocciolo attivo comprendente detti rifiuti radioattivi, il nocciolo attivo includendo una determinata quantità di un primo materiale comprendente nanostrutture a cluster aventi un numero di atomi del metallo di transizione inferiore a un numero massimo prefissato di atomi, il generatore comprendendo:
– una camera di generazione contenente il nocciolo attivo e atta a contenere idrogeno per realizzare un contatto dell’idrogeno con i cluster;
– mezzi per riscaldare il nocciolo attivo nella camera di generazione fino a una temperatura iniziale di processo superiore a una determinata temperatura critica, – mezzi d’innesco per creare una sollecitazione impulsiva sul nocciolo attivo,
detta camera di generazione e i mezzi d’innesco essendo atti a causare una formazione di ioni H<->e una cattura orbitale degli ioni H<->da parte della struttura cristallina a cluster e successivamente da parte di atomi dei cluster, con generazione di un calore di reazione primario;
– mezzi per asportare dalla camera di generazione una potenza termica e per mantenere la temperatura del nocciolo attivo al di sopra della temperatura critica mentre viene asportata la potenza termica,
in cui la caratteristica principale del generatore à ̈ che il nocciolo attivo comprende un secondo materiale formato da tali prodotti di fissione a lunga vita media, il nocciolo comprendendo una base del primo/secondo materiale e una deposizione del secondo/primo materiale sulla base a partire da vapori del secondo/primo materiale, tale deposizione essendo una lega o soluzione solida o stratificazione o compenetrazione relativa del primo/secondo materiale e del secondo/primo materiale.
Breve descrizione dei disegni
L’invenzione verrà di seguito illustrata con la descrizione di forme realizzative del metodo secondo l’invenzione, fatta a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni annessi, in cui:  la figura 1 mostra una fase di disposizione di un materiale radioattivo a lungo tempo di dimezzamento su una base di un materiale atto a sostenere un processo FASEC per ottenere un nocciolo attivo in cui detto primo e detto secondo materiale sono a contatto l’uno con l’altro;
 la figura 2 mostra una fase di disposizione di un materiale radioattivo a lungo tempo di dimezzamento su una base porosa di un materiale atto a sostenere un processo FASEC, ottenuta per lisciviazione di una base composita, per ottenere un nocciolo attivo in cui detto primo e detto secondo materiale sono a contatto l’uno con l’altro;
la figura 3 mostra una fase di disposizione di un materiale atto a sostenere un processo FASEC su una base di un materiale radioattivo a lungo tempo di dimezzamento per ottenere un nocciolo attivo in cui detto primo e detto secondo materiale sono a contatto l’uno con l’altro;
la figura 4 mostra una fase di disposizione di un materiale atto a sostenere un processo FASEC su una base porosa di un materiale radioattivo a lungo tempo di dimezzamento, ottenuta per lisciviazione di una base composita, per ottenere un nocciolo attivo in cui detto primo e detto secondo materiale sono a contatto l’uno con l’altro;
la figura 5 mostra un processo di spraying per depositare su un substrato una lega o una soluzione solida, in forma di cluster, tra un metallo atto a innescare un processo FASEC e un materiale radioattivo da trattare, a partire da vapori misti dei due materiali;
la figura 6 mostra un processo di deposizione su un substrato di una lega o una soluzione solida, in forma di cluster, tra un metallo atto a innescare un processo FASEC e un materiale radioattivo da trattare, a partire da vapori misti dei due materiali, eseguito mediante un processo magnetron;
la figura 7 mostra un processo di deposizione su un substrato di una lega o una soluzione solida, in forma di cluster, tra un metallo atto a innescare un processo FASEC e un materiale radioattivo da trattare, a partire da un liquido vaporizzato per vapori misti dei due materiali;
 la figura 8 à ̈ una vista in sezione longitudinale di un dispositivo o reattore atto ad operare secondo l’effetto FASEC per ridurre e/o eliminare materiali radioattivi, ad esempio scorie a lunga vita media prodotte da centrali nucleari a fissione, inclusi nel nocciolo attivo come da schemi indicati nelle figure da 1 a 5, con contemporanea produzione di energia termica;
 La figura 9 à ̈ una rappresentazione schematica delle interazioni tra idrogeno e cluster in un ingrandimento locale della superficie del nucleo attivo;
 le figure 10 e 11 sono rappresentazioni schematiche della cattura orbitale di uno ione H<->da parte di un atomo di metallo di transizione, e le successive fasi di reazioni nucleari di fusione per cattura nucleare di una porzione degli ioni H<->da parte di nuclei del metallo di transizione, con produzione di calore, e di trasformazione di altri ioni H<->in protoni<1>H<+,>seguita da espulsione coulombiana dall’atomo di metallo di transizione e successiva cattura in un materiale atto a catturare protoni e interagire con essi mediante reazioni nucleari protone-dipendenti, con ulteriore produzione di energia sotto forma di calore.
Descrizione di forme realizzative preferite ed esempi
Vengono descritti nel seguito vari procedimenti per ridurre e/o eliminare materiali radioattivi, trasformandoli in prodotti a vita media sensibilmente più breve oppure in prodotti stabili.
In un primo procedimento, mostrato in figura 1, viene preparata una base 10 di un primo materiale 11 idoneo per sostenere un processo FASEC, ad esempio Nichel, Cromo, Manganese, Ferro, o altro metallo di transizione, in modo che la base comprenda nanostrutture a cluster. Tale base può essere predisposta secondo una qualsiasi delle tecniche indicate nei documenti già citati WO2010058288 e ITPI2011A000046.
In una possibile realizzazione, la base 10 può essere una base a superficie aumentata, in particolare una base porosa.
Successivamente, un materiale radioattivo 12 viene depositato sulla base 10, in particolare, con una tecnica ad esempio consistente in sputtering, spraying, deposizione di vapori, ecc.
In tal modo, si ottiene un nocciolo attivo 13 comprendente uno strato 14 di materiale radioattivo 12 a contatto con il primo materiale 11, in cui il primo materiale 11 e il secondo materiale 12 formano, in una regione di interfaccia, una lega o soluzione solida.
In un secondo procedimento, mostrato in figure 2A,2B,2C, viene preparata una base composita 20 comprendente il primo materiale 11, ossia un metallo di transizione adatto a sostenere un processo FASEC in forma di cluster, ad esempio tra quelli indicati descrivendo il primo procedimento, in particolare Nichel, e un materiale lisciviabile 24, ossia un materiale adatto ad essere rimosso per solubilizzazione a contatto con un liquido come una soluzione basica o acida, ad esempio Zinco o Alluminio. Portando a contatto la base composita 20 con un tale liquido, il materiale lisciviabile viene portato in fase liquida e allontanato dalla base composita 20 che viene trasformata in una base porosa 22 (fig. 2B) in cui i pori sono i vuoti lasciati dal materiale lisciviabile asportato. Segue una fase di deposizione del materiale radioattivo 12 con tecniche analoghe a quelle citate nel primo esempio, ottenendo un nocciolo attivo 23 (fig. 2C) ad elevata interfaccia tra i due materiali 11 e 14.
Nei procedimenti precedenti, il materiale radioattivo 12,14 può essere anch’esso un metallo di transizione idoneo a sostenere un processo FASEC, ad esempio Pu, U, Th e loro “figli†. La vicinanza con il processo FASEC in corso nel prio material a contatto con il materiale radioattivo
In un terzo procedimento, mostrato in figure 3A,3B, viene preparata una base 30 di un secondo materiale 31 radioattivo, indicato con sfondo scuro. Tale base può essere predisposta secondo una qualsiasi delle tecniche indicate nei riferimenti citati in questa domanda di brevetto. In una forma realizzativa, la base 10 può essere una base a superficie aumentata, in particolare una base porosa. Successivamente, un primo materiale 32 idoneo per sostenere un processo FASEC, ad esempio Nichel, Cromo, Manganese, Ferro, viene depositato sulla base 10, con una tecnica che permetta di ottenere nanostrutture a cluster. In particolare, tale tecnica può essere scelta tra sputtering, spraying, deposizione di vapori metallici, ottenendo un nocciolo attivo 33 comprendente uno strato 34 di materiale idoneo per sostenere un processo FASEC a contatto con il secondo materiale radioattivo 31, in cui il primo materiale 32 e il secondo materiale 31 formano, in una regione di interfaccia, una lega o soluzione solida.
In un quarto procedimento, mostrato in figura 4A,4B,4C, viene preparata una base composita 40 comprendente un materiale radioattivo 31 e un materiale lisciviabile 44, ossia un materiale adatto ad essere rimosso per solubilizzazione a contatto con un liquido come una soluzione basica o acida. Portando a contatto la base composita 40 con un siffatto liquido, il materiale lisciviabile viene portato in fase liquida e allontanato dalla base composita 40 che viene trasformata in una base porosa 42. Segue una fase di deposizione del metallo di transizione 32 adatto a sostenere un processo FASEC in forma di cluster, ad esempio tra quelli indicati descrivendo il terzo procedimento, e con tecniche analoghe a quelle citate nel terzo procedimento, ottenendo un nocciolo attivo 43 ad elevata interfaccia tra i due materiali.
Un quinto procedimento à ̈ illustrato in figura 5. Tale procedimento comprende una fase di predisposizione di una quantità in polvere di un primo materiale, comprendente un metallo atto a sostenere un processo FASEC e di una quantità di un secondo materiale in polvere, comprendente un materiale radioattivo. I due materiali vengono alimentati in una fiaccola 50, ad esempio al plasma, attraverso due rispettivi ingressi 51 e 52. Segue una fase di evaporazione con atomizzazione dei due metalli in modo da formare vapori misti 53 dei due metalli che si depositano su un substrato 54 fornendo così un nocciolo attivo 55 utilizzabile per attuare un processo FASEC.
Un sesto procedimento à ̈ illustrato in figura 6. Tale procedimento comprende una fase di predisposizione di una placchetta 61 ad esempio sinterizzata di un primo materiale, comprendente un metallo atto a sostenere un processo FASEC e di una quantità di un secondo materiale, comprendente un materiale radioattivo. La placchetta dei due materiali viene montata su un Magnetron 60, o n alternativa un sistema di riscaldamento ad induzione. Segue una fase di evaporazione con atomizzazione 62 dei due metalli in modo da formare vapori misti 63 dei due metalli che si depositano su un substrato 64 fornendo così un nocciolo attivo 65 utilizzabile per attuare un processo FASEC.
Un settimo procedimento à ̈ illustrato in figura 7. Tale procedimento comprende una fase di predisposizione di una quantità di un primo materiale, comprendente un metallo atto a sostenere un processo FASEC, e di una quantità di un secondo materiale, comprendente un materiale radioattivo, in un crogiuolo 70, ossia in un recipiente refrattario, atto a resistere alle temperature di fusione dei due materiali, formando una miscela liquida 71 dei due materiali, riscaldando con mezzi di tipo noto, ad esempio con mezzi induttivi, non rappresentati. Segue una fase di evaporazione con atomizzazione dei due metalli in modo da formare vapori misti 53 dei due metalli. La fase di vaporizzazione può essere ottenuta attraverso un LASER di potenza 74 che investe la miscela 71 dei due materiali. Con un nocciolo attivo ottenuto come sopra, à ̈ possibile utilizzarlo per produrre una reazione FASEC nel modo che segue.
Il nocciolo attivo viene introdotto in un dispositivo o reattore 150’, mostrato in Figura 8 dove i cluster del materiale primario (es. Ni) entrano a contatto con l’idrogeno. Il nocciolo attivo 118 del reattore 150’ può essere uno qualsiasi dei noccioli attivi 13,23,33,43,55,65,75 delle figure 1-7.
Il nocciolo attivo 118 che contiene una quantità di un primo materiale o materiale primario 119 comprendente un metallo di transizione, ad esempio Ni,Cr,Mn,Fe, e un secondo materiale, comprendente un materiale radioattivo. Il materiale radioattivo può comprendere Pu, U, Ac, Th, e di altri elementi, appartenenti alle tre famiglie radioattive naturali ed alla quarta famiglia radioattiva artificiale, ossia materiali che possono essere anch’essi sede del processo FASEC. Il materiale radioattivo può comprendere<90>Sr o<137>Cs, o altri materiali che, in presenza di un processo FASEC attivo nelle immediate adiacenze, possono comportarsi come materiali secondari, ossia sono soggetti a trasformarsi per bombardamento protonico, interagendo con i protoni secondo reazioni protone-dipendenti senza richiedere il superamento preliminare di particolari gap di energia.
Il secondo/primo materiale à ̈ depositato sulla base 10,20,30,40 a contatto del primo/secondo materiale a partire dai vapori del secondo/primo materiale, formando una lega o soluzione solida o stratificazione o compenetrazione relativa del primo/secondo materiale e del secondo/primo materiale. Il metallo di transizione à ̈ almeno in parte presente sotto forma di nanostrutture a cluster 121 (Fig.9), i quali comprendono un numero di atomi 138 del metallo di transizione inferiore a un numero massimo prefissato.
Il nocciolo attivo à ̈ ospitato all’interno di una camera di trattamento 153 atta a contenere idrogeno 131 (Fig.9) in modo da realizzare un contatto dell’idrogeno 131 con i cluster 121 del metallo di transizione. Sono poi previsti mezzi per riscaldare il nocciolo attivo 118 nella camera di trattamento 153 fino a raggiungere una temperatura iniziale di processo superiore a una determinata temperatura critica, dipendente dal metallo di transizione.
Nella forma realizzativa rappresentata, sono previsti mezzi di preriscaldamento del nocciolo attivo nella forma di un avvolgimento elettrico 156, in uso collegato a una sorgente di forza elettromotrice, non rappresentata, in modo che l’avvolgimento 156 sia percorso da una corrente predeterminata. L’avvolgimento 162 à ̈ dimensionato in modo che tale corrente sviluppi una potenza termica in grado di riscaldare il nocciolo attivo 118, in un tempo prefissato ed industrialmente accettabile, da una prima temperatura, tipicamente la temperatura ambiente, fino a una seconda temperatura o temperatura iniziale di processo, superiore a una determinata temperatura critica, dipendente in primo luogo dal metallo di transizione presente nel materiale primario.
In due testate di estremità contrapposte 152 e 159 sono alloggiati mezzi d’innesco 161,162,167 per creare una sollecitazione impulsiva sul nocciolo attivo 118, ossia per portare il nocciolo 118 in condizioni di innesco del processo FASEC nel metallo di transizione. Nella forma realizzativa rappresentata, gli elettrodi 161,162 si estendono rispettivamente dalle testate 152,159, e sono provvisti di mezzi per supportare e mantenere in posizione il nocciolo attivo 118 all’interno della camera di trattamento 153. I mezzi d’innesco possono comprendere elettrodi 161,162; in alternativa, o in aggiunta possono comprendere mezzi d’innesco 167, rappresentati schematicamente, per proiettare un impulso di raggio laser sul nocciolo attivo.
In altre parole, la camera di trattamento 153 e i mezzi d’innesco 161,162,167 sono in grado di causare la formazione di ioni H<->135 e una loro cattura orbitale da parte della struttura cristallina a cluster, e poi da parte degli atomi 138 dei cluster 121. Per effetto di tale fase di reazione, ha luogo una generazione di calore Q1. Possono far parte del reattore 150 anche mezzi 154 per asportare potenza termica dalla camera di trattamento 153, ad esempio nella forma di una camicia esterna, limitata da una parete esterna 151 e dalla parete 155 di scambio termico della camera di trattamento 153. La camicia à ̈ atta a ricevere un fluido termovettore attraverso una luce di ingresso 164, ed a rilasciarlo attraverso una luce di uscita 165, mantenendo così la temperatura del nocciolo attivo 118 sopra la temperatura critica TD. Il dispositivo o reattore 150’ può quindi fornire o essere utilizzato come un generatore di energia termica, permettendo il recupero di energia da un processo di trasformazione del materiale radioattivo a lunga vita media in un materiale a vita media più breve e/o in un materiale e stabile.
Con riferimento alle Figure 9, 10 e 11, il contatto dei cluster 121 del metallo di transizione 119 con l’idrogeno 131 produce una popolazione di molecole 133 di idrogeno H2adsorbite sulla superficie 123 delle strutture a cluster. Per effetto dell’adsorbimento e della temperatura, il legame tra gli atomi delle molecole di idrogeno 133 si indebolisce, fino a creare le condizioni per una scissione omolitica o eterolitica delle molecole 133, con formazione, rispettivamente, di una coppia atomi di idrogeno H 134 o di una coppia formata da uno ione idrogeno negativo H- 135 e da uno ione idrogeno positivo H+ 136, a partire da ciascuna molecola biatomica H2133 di idrogeno. Più in particolare, come già descritto in WO2010058288, a tale processo di indebolimento di legame e di formazione, in particolare, di -ioni H 135, contribuisce una fase di riscaldamento della superficie 123 dei cluster da una temperatura iniziale di processo, tipicamente la temperatura ambiente, fino a una temperatura superiore a una temperatura critica predeterminata TD. Più in dettaglio, in prossimità della superficie 123 dei cristalli si crea un equilibrio dinamico -tra idrogeno molecolare H2133 e, in particolare, ioni H e<+>
ioni H 135,136 , tale equilibrio essendo più o meno spostato
<+ ->
a favore delle forme ioniche H e H in dipendenza del valore di parametri come la temperatura e la pressione dell’idrogeno 131.
I cluster 121 con l’idrogeno 135 in forma di ioni H-costituiscono il nocciolo attivo 118, in cui l’idrogeno, sotto forma di ioni H<->135, à ̈ disponibile per la cattura orbitale da parte degli atomi dei cluster 121 del metallo di transizione 119 (figura 9) o, detto in altre parole, di un atomo gigante del metallo di transizione formato da tutti gli atomi organizzati in cluster.
L’idrogeno può subire anche un assorbimento interstiziale, ai bordi di grano e in microfratture del metallo di transizione, tuttavia tali fenomeni di assorbimento sono inessenziali ai fini della cattura orbitale dello ione H<->135.
A seguito di una fase di sollecitazione impulsiva d’innesco, ha luogo cattura orbitale del processo FASEC. La fase di sollecitazione impulsiva d’innesco consiste nella somministrazione di un impulso di energia, ad esempio in una delle forme e con una delle procedure descritte in WO2010058288. Tale impulso di energia causa la cattura orbitale, in cui un atomo 138 del metallo di transizione 119
-del cluster 121 (Fig.9) cattura uno ione H 135, con sostituzione di un elettrone 143, come mostrato schematicamente in figura 10 e in figura 11, particolari (a)
-
e (b). Poiché gli ioni H 135 catturati negli orbitali 137,137’,137†(Fig. 10) del metallo di transizione 119 hanno una massa che à ̈ tre ordini di grandezza superiore a quella di un elettrone 143, la cattura orbitale prosegue con una -migrazione dello ione H catturato sugli strati o orbitali più profondi 137’,137†, con emissione di elettroni Auger 143’ e di raggi X 144, come mostrato schematicamente ancora in figura 10 e in figura 11, particolare (c), ossia prosegue
-
con una trasformazione degli ioni H 135 in protoni<1>H 135’, a seguito della perdita di due elettroni per ciascun H-.
Avendo raggio di Bohr confrontabile con il raggio del nucleo, i protoni<1>H 135’ possono essere catturati dal nucleo 138’ dell’atomo 138 del metallo di transizione e possono subire una fase di reazioni nucleari di cattura e fusione con i nuclei 138’, come mostra schematicamente la figura 11, particolare (d1), provocando un riassestamento strutturale che dà luogo a un nuovo nucleo 142’ di un atomo 142 di un elemento Me’ diverso dal metallo di transizione Me, e un rilascio di energia Q1per difetto di massa, l’energia messa in gioco manifestandosi sotto forma di calore, come mostra schematicamente la figura 11, particolare (e1).
In particolare, se il metallo di transizione Me à ̈ Nichel, comprendente tipicamente gli isotopi<58>Ni(68,1%),<60>Ni(26,2%),<61>Ni(1,14%),<62>Ni(3,64%),<64>Ni(0,93%), tali reazioni di cattura, indicate anche come reazioni primarie interne di cattura diretta si possono scrivere:
<1>H<58>Ni-><59>Cu 3,417 MeV {1a} <1>H<60>Ni-><61>Cu 4,796 MeV {1b} <1>H<61>Ni-><62>Cu 5,866 MeV {1c} <1>H<62>Ni-><63>Cu 6,122 MeV {1d} <1>H<64>Ni-><65>Cu 7,453 MeV {1e},
calcolate tenendo conto della conservazione dello spin e della parità oltre al coefficiente di Gamow.
Tutte le reazioni sopra indicate hanno il medesimo fattore di probabilità [0] ed avvengono con conservazione dello spin e della parità .
In alternativa alla cattura orbitale, come mostra ancora la figura 11, particolare (d2), i protoni<1>H 135’ possono subire una fase di espulsione per repulsione coulombiana rispetto al nucleo di metallo di transizione, e dare luogo a protoni espulsi 135†dai rispettivi atomi 138 in cui à ̈ avvenuta la cattura orbitale. Più in dettaglio, se la trasformazione degli ioni H<->in protoni<1>H avviene a una distanza superiore a quella che permette la cattura, dell’ordine di 10<-14>m, per effetto della repulsione tra i protoni<1>H e il nucleo 138’ del metallo di transizione, vengono espulsi protoni<1>H 135†con un’energia di 6,7 MeV, come si può calcolare, e come à ̈ confermato sperimentalmente da misure in camera a nebbia.
Una parte dei protoni 135†espulsi per repulsione coulombiana possono interagire con altri nuclei 138 del medesimo cluster 121 in cui si sono formati, o anche con nuclei di altri cluster 121 a contatto con il cluster che li ha emessi. Pertanto, in presenza, accanto al metallo di transizione primario Me 119, di un materiale radioattivo, ad esempio Pu, U, Th, Ac, Cs, Sr, si ha un bombardamento di protoni che viene subito il materiale radioattivo, e un irraggiamento energetico che va da 3,4 a 7,4 MeV, in media circa 4-5 MeV, che investono il materiale radioattivo a contatto.
Per materiali radioattivi come Pu, U, Th, Ac, ed altri, essendo metalli di transizione, essi possono comportarsi a loro volta come materiale primario, stimolati dall’energia prodotta dalle reazioni primarie adiacenti, con propagazione quindi dell’effetto FASEC dal primo al secondo materiale.
Per<239>Pu,<238>U,<235>U sono possibili varie reazioni di trasmutazione, indotte dalla cattura orbitale del protone, calcolabili ad esempio come proposto in B. Pritychenko e A. Sonzogni, NNDC, Brookhaven National Laboratory, Atomic Mass Data Center (http://www.nndc.bnl.gov/qcalc/).
Un’altra parte di tali protoni 135" ad alta energia espulsi, ovvero emessi, dagli atomi 138 del metallo di transizione 119 possono raggiungere nuclei di un altro materiale radioattivo a contatto con cui sono in grado di interagire secondo reazioni nucleari secondarie ritardate, protone-dipendenti, senza la fase intermedia di cattura orbitale. A tali reazioni secondarie à ̈ associato un ulteriore rilascio di energia Q2, che contribuisce peraltro alla generazione globale di energia del processo, Q1+ Q2.
Ad esempio, tra i materiali radioattivi atti a fungere da materiale secondario vi à ̈ il Cesio 137, che dà luogo alle reazioni:
<137>Cs p Æ<138>Ba 9.0 MeV [2] {2a} <137>Cs p Æ n<137>Ba 0.3 MeV [1], {2b}
in entrambi i casi con produzione di un isotopo stabile del Bario. Il numero tra parentesi quadra à ̈ il fattore di Gamov ossia la probabilità di accadimento della reazione.
Un altro materiale radioattivo che si comporta come materiale secondario à ̈ lo Stronzio 90, che dà luogo alle reazioni:
<90>Sr p Æ<91>Y 7,7 MeV [0] {3a} <91>Y Æ<91>Zr 7,7 MeV – 58 gg {3b}
con produzione di un isotopo dell’Ittrio che in breve tempo decade in Zirconio con vita media breve.
In figura 9 sono mostrati schematicamente atomi 140 distribuiti o dispersi nella struttura del metallo di transizione. In tal modo si à ̈ inteso mostrare schematicamente il caso di un materiale radioattivo Me†, primario o secondario, che à ̈ a contatto con il materiale di transizione 119 del primo materiale in quanto forma una soluzione solida o una lega con il metallo di transizione 119.
In figura 11, particolare (e2), à ̈ mostrato schematicamente un atomo 128 di un materiale radioattivo Me†’, che à ̈ a contatto che à ̈ a contatto con il metallo di transizione Me o 119 del primo materiale in quanto impegnato in una stratificazione o compenetrazione o affiancamento con il metallo di transizione Me.
La descrizione di cui sopra di forme esemplificative del metodo secondo l’invenzione à ̈ in grado di mostrare l’invenzione dal punto di vista concettuale in modo che altri, utilizzando la tecnica nota, potranno modificare e/o adattare in varie applicazioni tali forme esemplificative specifica senza ulteriori ricerche e senza allontanarsi dal concetto inventivo, e, quindi, si intende che tali adattamenti e modifiche saranno considerabili come equivalenti della forme realizzative specifiche. I mezzi e i materiali per realizzare le varie funzioni descritte potranno essere di varia natura senza per questo uscire dall’ambito dell’invenzione. Si intende che le espressioni o la terminologia utilizzate hanno scopo puramente descrittivo e, per questo, non limitativo.
Claims (10)
- RIVENDICAZIONI 1. Un metodo per trasformare prodotti di fissione (12,31,41) a lunga vita media in prodotti a vita media più breve o stabili, comprendente le fasi di: - predisporre un primo materiale (11,32) comprendente un metallo di transizione idoneo per un processo FASEC; - predisporre un secondo materiale (12,31) comprendente un materiale radioattivo a lunga vita media; - formare un nocciolo attivo (13,23,33,43,55,65,75) comprendente detto primo materiale e detto secondo materiale a contatto tra di loro, in cui detto metallo di transizione di detto primo materiale comprende nanostrutture a cluster; - portare detto nocciolo attivo (13,23,33,43,65,75) in una condizione di innesco di detto processo FASEC per detto metallo di transizione (11,32), in modo che detto processo FASEC abbia inizio in dette nanostrutture a cluster di detto primo materiale (11,32), e crei le condizioni per un innesco di reazioni di trasmutazione del materiale radioattivo di detto secondo materiale (12,31).
- 2. Un metodo come da rivendicazione 1, in cui detto primo materiale (11,32) Ã ̈ scelto tra: Nichel, Cromo, Manganese, Ferro e altri metalli di transizione idonei per attuare un processo FASEC.
- 3. Un metodo come da rivendicazione 1, in cui detto secondo materiale (12,31) radioattivo comprende un ulteriore metallo di transizione distinto dal metallo di transizione di detto primo materiale, detto ulteriore metallo di transizione comprendendo nanostrutture a cluster, in modo che detto processo FASEC possa avere luogo anche in detto ulteriore metallo di transizione, in particolare, detto ulteriore metallo di transizione à ̈ scelto tra Pu, U, Th e “figli†.
- 4. Un metodo come da rivendicazione 1, in cui detto secondo materiale (12,31) comprende un materiale atto a reagire con protoni emessi da detto primo materiale, realizzando reazioni nucleari protone-dipendenti, durante dette reazioni di detto processo FASEC, in particolare, detto ulteriore metallo di transizione à ̈ scelto tra<137>Cs,<90>Sr e altri frammenti di fissione.
- 5. Un metodo come da rivendicazione 1, in cui - detta fase di predisporre detto primo/secondo materiale (11,32;12,31) prevede una fase di preparare una base (10,20,30,40) di detto primo/secondo materiale, ossia di detto metallo di transizione idoneo per un processo FASEC; - detta fase di predisporre detto secondo/primo materiale prevede una fase di vaporizzare detto secondo/primo materiale (12,32;11,32), ottenendo vapori di detto secondo/primo materiale; - detta fase di formare un nocciolo attivo (13,23,33,43,55,65,75) comprende una fase di deposizione di detto secondo/primo materiale su detta base (10,20,30,40) di detto primo/secondo materiale a partire da detti vapori di detto secondo/primo materiale, in modo da formare una lega o soluzione solida o stratificazione o compenetrazione relativa di detto primo/secondo materiale e di detto secondo/primo materiale, in particolare tale tecnica à ̈ scelta tra: - sputtering; - spraying; - evaporazione e poi condensazione su detto supporto di detta quantità predeterminata di detto secondo/primo materiale metallico; - deposito epitassiale.
- 6. Un metodo come da rivendicazione 5, in cui detta fase di preparare una base prevede una fase di pretrattamento di detto primo/secondo materiale in modo da ottenere una base porosa (22,42), in particolare una fase di sinterizzazione.
- 7. Un metodo come da rivendicazione 5, in cui detta fase di preparare una base prevede fasi di: - miscelare detto primo/secondo materiale con un materiale lisciviabile (24,44), ottenendo una base composita (20,40), in particolare per sinterizzazione; - portare a contatto detta base composita con un liquido di lisciviazione atto a portare in fase liquida detto materiale lisciviabile (24,44) allontanando detto materiale lisciviabile da detta base composita (20,40), ossia una fase di eseguire una lisciviazione di detto materiale lisciviabile in modo da ottenere una base porosa (22,42), in particolare detto materiale lisciviabile (24,44) Ã ̈ Alluminio o Zinco.
- 8. Un metodo come da rivendicazione 7, in cui detto liquido à ̈ una soluzione acquosa di un acido avente una concentrazione predeterminata in modo da portare in soluzione detto materiale lisciviabile (24,44) lasciando sostanzialmente detto primo/secondo materiale (11,32;12,31) in detta base (22,42), in cui, in particolare, detta concentrazione à ̈ una concentrazione 1N.
- 9. Un metodo come da rivendicazione 1, in cui detto metodo comprende una fase di: - predisposizione di un supporto (50), in particolare di un supporto poroso, e: - dette fasi di predisporre detto primo e detto secondo materiale comprendono una fase di vaporizzazione di detto primo materiale e di detto secondo materiale e; - detta fase di formare un nocciolo attivo comprende una fase di codeposizione di detto primo materiale e di detto secondo materiale su detto supporto (54,64,74), a partire da vapori (53,63,72) ottenuti in detta fase di vaporizzazione, con una tecnica di deposizione tale che detto metallo di transizione di detto primo materiale depositato comprenda nanostrutture a cluster di detto metallo di transizione e in modo da formare una lega o soluzione solida di detto primo materiale e di detto secondo materiale, in particolare il metodo comprende una fase di miscelazione di vapori di detto primo materiale e di detto secondo materiale ottenuti da detta fase di vaporizzazione di detto primo materiale e di detto secondo materiale, ottenendo vapori misti (53,63,72), in particolare la tecnica di codeposizione prevede fasi scelte tra sputtering; spraying; evaporazione e poi condensazione su detto supporto di detta quantità predeterminata di detto metallo; deposito epitassiale.
- 10. Un dispositivo per trasformare prodotti di fissione (12,31,41) a lunga vita media in prodotti a vita media più breve o stabili, caratterizzato dal fatto di comprendere un generatore (150) di energia mediante reazioni nucleari tra idrogeno (131) e un metallo di transizione, e un nocciolo attivo comprendente detti rifiuti radioattivi, detto nocciolo attivo (118) includendo una determinata quantità di un primo materiale (119) comprendente nanostrutture a cluster (121) aventi un numero di atomi (138) di detto metallo di transizione inferiore a un numero massimo prefissato di atomi; detto generatore (150) comprendendo: – una camera di trattamento (153) contenente detto nocciolo attivo (118) e atta a contenere detto idrogeno (131) per realizzare un contatto di detto idrogeno (131) con detti cluster (121); – mezzi per riscaldare detto nocciolo attivo (118) in detta camera di trattamento (153) fino a una temperatura iniziale di processo (T1) superiore a una determinata temperatura critica, – mezzi d’innesco (161,162,167) per creare una sollecitazione impulsiva su detto nocciolo attivo (118), detta camera di trattamento (153) e detti mezzi d’innesco (161,162,167) essendo atti a causare una formazione di ioni H<->(135) e una cattura orbitale di detti ioni H<->(135) da parte di detta struttura cristallina a cluster e successivamente da parte di atomi (138) di detti cluster (121), con generazione di un calore di reazione primario (Q1); – mezzi (154) per asportare da detta camera di trattamento (153) una potenza termica e per mantenere la temperatura di detto nocciolo attivo (118) al di sopra di detta temperatura critica mentre viene asportata detta potenza termica, caratterizzato dal fatto che detto nocciolo attivo (13,23,33,43,55,65,75) comprende un secondo materiale formato da detti prodotti di fissione (12,31,41) a lunga vita media, - detto nocciolo comprendendo una base (10,20,30,40) di detto primo/secondo materiale e una deposizione di detto secondo/primo materiale su detta base (10,20,30,40) a partire da vapori di detto secondo/primo materiale, detta deposizione essendo una lega o soluzione solida o stratificazione o compenetrazione relativa di detto primo/secondo materiale e di detto secondo/primo materiale.
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