ITGE20120004A1 - Reattore nucleare funzionante con un combustibile nucleare contenente atomi di elementi aventi basso numero atomico e basso numero di massa - Google Patents

Description

“Reattore nucleare funzionante con un combustibile nucleare contenente atomi di elementi aventi basso numero atomico e baso numero di massaâ€

DESCRIZIONE

Nel suo aspetto più generale, la presente invenzione si riferisce ad un reattore nucleare che impiega un combustibile nucleare contenente atomi di elementi aventi un basso numero atomico Z e un basso numero di massa A. In aggiunta a questo, viene altresì descritto un procedimento per avviare e per controllare detto reattore.

Nel caso di un incidente nucleare, Ã ̈ noto che uno dei pericoli di un reattore nucleare che impiega Uranio o Plutonio (alti elementi Z e A) Ã ̈ strettamente legato ai periodi di tempo molto lunghi in cui i prodotti delle reazioni nucleari restano radioattivi, emettendo radiazioni biologicamente pericolose. Per la stessa ragione, lo smaltimento di prodotti di scorie radioattive durante il normale funzionamento di questi reattori, richiede operazioni complesse e onerose che richiedono siti di smaltimento a lungo termine.

Questo problema à ̈ affrontato dai fornitori della NASA nel 2000, e i risultati di questa ricerca sono stati recentemente resi pubblici (18 luglio 2011) all'interno del Rapporto Tecnico della NASA, NASA/CR-2003-212169 - "Advanced Energetics for Aeronautical Application – Energetiche Avanzate per l’Applicazione Aeronautica" (si veda Sezione 3.1.5.3, pagg.45-48). La NASA identifica questa nuova generazione di reattori nucleari con il termine "Proton Power Cells – Celle a energia protonica." I fornitori della NASA (Università dell’Illinois e Lattice Energy LLC) hanno misurato un eccesso di calore compreso in un intervallo che va dal 20% al 100%, impiegando come combustibile nucleare un sottile strato (circa 300 angstrom) di Nickel, Titanio e/o Palladio caricato con idrogeno. Questo strato metallico à ̈ stato immerso in un sistema elettrochimico avente come elettrolita una soluzione acquosa di solfato di litio con concentrazione compresa tra 0,5 e 1,0 Mol/l. Per spiegare il meccanismo di reazione, il Dr. George Miley (Università dell’Illinois) ha ipotizzato la fusione di 20 protoni con cinque atomi di Nickel-58, creando un atomo di un elemento super-pesante (A=310); questo atomo super-pesante dovrebbe decadere rapidamente producendo elementi di fissione stabili e calore all'interno dello strato di metallo.

Una maggior quantità di calore in eccesso, facendo reagire della polvere di Nickel con dell'idrogeno gassoso, à ̈ descritta nella Domanda di Brevetto Internazionale PCT/IT2008/000532 (WO 2009/125444 A1) a nome Pascucci e Rossi. In tale domanda si à ̈ ipotizzato che in condizioni moderate di temperatura e pressione moderate, un protone (H+) può attraversare la barriera di Coulomb e fondersi con un atomo di Nickel, avviando reazioni di decadimento note che producono un eccesso di calore.

In entrambi i casi, gli inventori non sono in grado di fornire spiegazioni soddisfacenti in merito all’assenza di prodotti aventi elevata energia di radiazione. Infatti, nel caso della produzione di elementi pesanti, ci si aspetterebbe la presenza di prodotti aventi un tempo di dimezzamento relativamente lungo, mentre nel caso degli esperimenti di Rossi, non à ̈ stata misurata alcuna radiazione ad elevata energia durante il funzionamento stabile del reattore. Inoltre, sia il meccanismo di sintesi di elementi pesanti sia il meccanismo di fusione tra protoni e atomi di Nickel in presenza di condizioni moderate, ipotizzati rispettivamente da Miley e da Rossi, mancano di supporto scientifico.

Al contrario, il modello descritto da Allan Widom e da Lewis G. Larsen nel brevetto americano US 7,893,414 B2 (Richiedente: Lattice Energy LLC) può spiegare i fenomeni sopra menzionati utilizzando modelli ed interazioni note.

Il punto centrale del modello di Widom-Larsen à ̈ la produzione di elettroni pesanti rinormalizzati dalle radiazioni, che hanno differenti funzioni nelle reazioni:

(i) Gli elettroni più l’energia elettromagnetica collettiva a bassa frequenza catalizzano la produzione di Neutroni Ultralenti - Ultra Low Momentum Neutrons (ULMN) mediante interazioni deboli. Questi neutroni possono essere catturati in materiali target di nanoparticelle quale Palladio, Nickel o Litio, avviando così le reazioni di decadimento che producono radiazioni nucleare.

(ii) Gli elettroni convertono le radiazioni ad alta energia in radiazioni a più bassa energia, quali raggi infrarossi o raggi X a bassa energia che provocano l’eccesso di calore nelle reazioni nucleari.

Il primo punto consente di spiegare la presenza di reazioni nucleari in condizioni di temperatura e pressione moderate senza violare la legge di Coulomb, o senza accelerare gli atomi a una velocità prossima ma inferiore rispetto a quella della luce, che à ̈ necessaria per produrre elementi super pesanti. Il secondo punto consente di spiegare la piccola quantità di radiazioni misurate all’esterno dal reattore di Rossi durante gli esperimenti, e la presenza di picchi di radiazioni ad elevata energia solo all’inizio e alla fine del normale ciclo di funzionamento del reattore, come misurato dal Prof. Francesco Celani (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare - INFN - Frascati) durante l’esperimento del 14 gennaio 2011 (si veda http://22passi.blogspot.com/2011/08/celani-risponde-sulla-misura-dei-gamma.html). Infatti, durante le transizioni del reattore, la produzione di elettroni pesanti viene ridotta o arrestata; quindi i raggi gamma possono fuoriuscire dal reattore senza essere convertiti in radiazioni a energia più bassa (calore e raggi X a bassa energia).

Un altro importante aspetto osservato da Widom e da Lewis G. Larsen riguarda la produzione di elettroni pesanti: gli elettroni pesanti vengono prodotti su una superficie di substrato metallico. Questo fenomeno coinvolge la superficie del substrato metallico, e, pertanto, può essere accresciuto aumentando tale superficie se il combustibile nucleare impiega una polvere metallica avente adeguata granularità.

In tutti gli esperimenti sopra menzionati à ̈ stato necessario alimentare idrogeno gassoso in una camera di reazione, rendendo necessario un serbatoio di idrogeno e/o un sistema di elettrolisi. La presenza del serbatoio di idrogeno può costituire un rischio potenziale in alcune applicazioni quali impianti automobilistici e/o domestici.

La presente invenzione ha lo scopo di risolvere questi e altri problemi fornendo un reattore nucleare che impiega un combustibile nucleare contenente preferibilmente atomi di elementi aventi un basso numero atomico Z e un basso numero di massa A.

In aggiunta a questo, la presente invenzione ha lo scopo di risolvere questi e altri problemi mettendo a disposizione un procedimento per avviare e controllare un reattore nucleare che utilizza combustibile nucleare che contiene preferibilmente atomi di elementi aventi un basso numero atomico Z e un basso numero di massa A.

L’idea principale alla base della presente invenzione à ̈ il consumo di combustibile nucleare costituito da una miscela colloidale di polvere metallica in acqua.

Ulteriori caratteristiche vantaggiose della presente invenzione sono l’oggetto delle rivendicazioni allegate.

Queste caratteristiche ed ulteriori vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente chiari dalla descrizione di un suo esempio di realizzazione mostrato nei disegni annessi, forniti a puro titolo esemplificativo e non limitativo, in cui:

la FIG. 1 illustra una vista laterale del reattore descritto nel documento dello stato anteriore della tecnica US 7,893,414 B2 (figura 22 del brevetto US 7,893,414 B2);

la FIG.2 illustra una vista prospettica del reattore secondo la presente invenzione;

la FIG.3 illustra una vista anteriore del reattore di Fig.2.

Con riferimento ai disegni sopra elencati, in essi le figure 2-3 illustrano una forma di realizzazione preferita che comprende un reattore nucleare 1 a combustibile nucleare (non mostrato nelle figure allegate).

Il reattore nucleare 1 comprende un recipiente 2, preferibilmente a forma di scatola, contenente una camera di reazione 3 sormontata e sigillata da un contenitore a tenuta 4, che à ̈ accoppiato ermeticamente con il recipiente 2.

Il recipiente 2 à ̈ realizzato in metallo, preferibilmente piombo; il materiale del reattore à ̈ molto importante, poiché deve assolvere i seguenti compiti: schermare le radiazioni ad alta energia prodotte internamente dal combustibile nucleare dal reattore 1 al fine di impedirne la fuoriuscita; convertire in calore le radiazioni ad alta energia prodotte dalle reazioni che coinvolgono il combustibile nucleare, aumentando così l’efficienza del reattore 1; trasferire calore dalla camera di reazione 3 all’esterno del reattore 1.

La camera di reazione 3 à ̈ preferibilmente una vasca poco profonda contenente il combustibile nucleare. Il combustibile nucleare comprende una miscela colloidale di polvere metallica e acqua, la quale riempie completamente la camera di reazione 3, ed un volume sovrastante la camera di reazione 3 definito dal contenitore a tenuta 4, che contiene vapore acqueo in condizioni di vapore saturo. L’acqua impiegata può essere deionizzata, sebbene ci si aspetti che alcuni ioni vengano prodotti non appena le reazioni nucleari abbiano inizio sulle superfici della polvere metallica della miscela colloidale utilizzabile per l'invenzione. Al fine di aumentare l'efficienza, una soluzione acquosa di Litio Li<>X<ï€>renderebbe possibile la creazione di un ciclo del Litio derivante dalla presenza di ULMN nel metallo. In alternativa o in combinazione con il Litio, le poco costose polveri di Nickel di dimensioni dell'ordine del micron o del submicron sono efficaci, nel caso in cui radiazione che crea gli elettroni pesanti rientra nello spettro del visibile. Altri metalli utilizzabili nella miscela colloidale sono il Titanio o il Palladio, ma essendo piuttosto costosi il loro utilizzo come combustibile nucleare in applicazioni commerciali à ̈ meno conveniente. Sotto questo profilo si deve segnalare che il Nickel ha un costo per mole inferiore di circa quattro ordini di grandezza rispetto al Titanio o al Palladio. Il colloide dovrebbe essere abbastanza denso, forse una frazione finita in rapporto all'addensamento.

In accordo con l'invenzione, il raggio dei granuli della miscela colloidale deve essere simile e comparabile alla lunghezza d’onda della radiazione elettromagnetica 5, necessaria a produrre elettroni pesanti. Queste radiazioni elettromagnetiche 5 vengono prodotte da una sorgente di radiazioni (non illustrata nelle figure allegate), come una lampada di Wood, una sorgente laser, un’antenna, o mezzi similari, che possono essere disposti all’interno o all’esterno del contenitore a tenuta 4, al fine di ridurre la sollecitazione termica della sorgente di radiazioni. Per questa ragione, il contenitore a tenuta 4 può essere parzialmente o totalmente realizzato in un materiale che à ̈ trasparente alle radiazioni elettromagnetiche 5 irradiate dalla sorgente di radiazioni.

All’interno della miscela colloidale, le molecole d'acqua, che si trovano negli spazi tra i granuli di polvere metallica del colloide, vengono disposte in maniera ordinata, e il contatto tra l’acqua e i granuli di metallo produce idruri metallici sulle superfici di detti granuli. I momenti di dipolo elettrico delle molecole di acqua tendono a disporsi parallelamente tra loro: l'acqua interfacciale ordinata tende ad avere una carica negativa, dato che i protoni dalle molecole tendono ad essere spinti nel metallo con cui formano gli idruri metallici in prossimità delle superfici dei granuli. Gli idruri metallici di superficie danno luogo a oscillazioni del plasma di superficie, altresì note come plasmoni ("plasmons") o polaritoni ("polaritons") di superficie (SP) in grado di estrarre e immagazzinare l’energia dal fascio incidente di energia elettromagnetica.

Gli idruri metallici hanno un ruolo centrale nella produzione di elettroni pesanti, dato che essi forniscono elettroni che aumentano la loro massa (energia) assorbendo energia dalla radiazione elettromagnetica 5. Infatti, l’assorbimento delle radiazioni elettromagnetiche 5 causa un effetto relativistico aumentando l’energia degli elettroni. Quando l’energia degli elettroni raggiunge il valore di soglia di 2.531ï‚ ́me, in cui meà ̈ la massa di elettroni, un elettrone pesante e un protone si combinano insieme producendo un neutrone n e un neutrino ï ®e(si veda Eq. 1). Secondo l’equivalenza di massa-energia di Einstein, l’elettrone deve assorbire 0.7823 MeV di energia di radiazione al fine di aumentare la sua massa 1.531 volte.

0.782MeV e<ï€>H<>ï‚®nï€«ï ®e<(1)>

Il protone della reazione H+ viene fornito dall'acqua (mezzo continuo) iniettando un atomo di idrogeno nel metallo, così che il protone entri nel metallo in prossimità della superficie metallo-acqua e un elettrone resti nell’acqua in prossimità della superficie metallo-acqua. I neutroni prodotti in questo modo hanno un'energia cinetica straordinariamente bassa e quindi una bassa velocità (prossima a zero), e vengono denominati Neutroni Ultralenti - Ultra Low Momentum Neutrons (ULMN). Gli ULMN hanno un’energia ridotta rispetto ai neutroni freddi ("cold neutrons"), così da essere catturati dai nuclei del combustibile vicini. Questo avviene perché gli ULMN hanno lunghezze d’onda quantomeccaniche ("quantum-mechanical wavelengths") estremamente lunghe che sono dell’ordine dei dieci micron. L’ampia dimensione delle funzioni d’onda degli ULMN à ̈ la causa dell'elevata dimensione delle loro sezioni trasversali di assorbimento ("absorption cross-sections"), che consentono loro di essere rapidamente assorbiti da differenti nuclei di combustibile nucleare collocati entro un raggio di un micron.

Al fine di ottimizzare al meglio il consumo di combustibile nucleare mediante l'impiego di una sorgente di radiazioni ottiche, la granulometria metallica nella miscela colloidale dovrebbe preferibilmente avere un raggio medio di dimensioni di ~0.1 micron. In questo modo, vi saranno punti caldi sulle superfici metalliche dei granuli, dove vengono prodotti gli elettroni pesanti.

Nell’Eq. 2, viene descritto un evento di cattura neutronica

n  A<1>

ZX <A>

ZX (2)

Se la polvere metallica del colloide contiene atomi di Nickel-64, gli eventi di cattura neutronica producono atomi di Nickel-65 come mostrato nell’Eq.3.

n64<5>

28Niï‚®<6>

28Ni (3)

Il Nickel-65 à ̈ un radioisotopo e decade mediante il decadimento beta-meno, come descritto nell’Eq. 4. Questa reazione di decadimento ha un calore di reazione (Q value) di 2.138 MeV, ed emette radiazioni gamma.

65

28Niï‚®65

29Cue<ï€>ï€«ï ® e2.138 MeV (4)

Nell’Eq. 4 e<ï€>eï ®eindicano rispettivamente un elettrone ed un antineutrino elettronico.

Pertanto, una reazione di decadimento di Ni-64 comprende un evento di cattura neutronica ed un decadimento beta-meno, rilasciando un’energia utile in eccesso pari a Q ï€1⁄21.356 MeV come descritto nell’Eq.5.

L’Eq. 5 descrive una reazione nucleare pulita ideale, che trasmuta un atomo di nickel Ni-64 stabile in un atomo di rame Cu-65 stabile con il nucleo di nickel Ni-65 intermedio instabile, il quale decade in un periodo di tempo di circa due ore e mezza (tempo di dimezzamento Ni-65 = 2.517 ore, tempo di vita Ni-65 = 3.631 ore).

0.782MeV eï€ï€«H nï€«ï ® e

4 (5)

n  6

28Niï‚® 65

28Niï‚® 65

29Cueï€ï€«ï ® e2.138 MeV

Questa energia in eccesso à ̈ enorme se confrontata con quella di una reazione chimica, e può essere utilizzata per una produzione di energia su larga scala. Una mole di elettroni ha la carica elettrica di NAeï€1⁄2 Fï€1⁄29.648534ï‚ ́10<4>Coulomb , pertanto le energie chimiche hanno un ordine di grandezza pari a quello degli elettronvolt, ossia un'energia per mole pari a NA(1eV)ï€1⁄2 Fï‚ ́1voltï€1⁄296.48534 KiloJoule ; mentre le energie nucleari hanno un energia dell'ordine dei megaelettronvolt e quindi un energia per mole pari a NA(1MeV)ï€1⁄29.648534ï‚ ́10<10>Joule . Un nucleo Nickel-64 che reagisce può produrre un’energia utile pari a Q ï€1⁄21.356 MeV , pertanto l’energia molare à ̈ pari a Qï€1⁄21.308ï‚ ́10<11>Joule/Mole. Se tutti gli atomi di Nickel-64 presenti in una mole di Nickel-64 reagiscono nello stesso momento catturando NAneutroni, l’energia utile prodotta à ̈ pari a P ï€1⁄2(Q/ï ́)ï€1⁄2(1.308ï‚ ́10<11>Joules/Mole)/(1.307ï‚ ́10<4>sec) ; vale a dire Pï‚»10MegaWatt/M ole .

Se la polvere metallica del combustibile nucleare contiene Nickel-58 (68.077% della composizione isotopica naturale del Nickel), un’altra possibile reazione di decadimento può essere utilizzata per produrre Cobalto mediante trasmutazione. Quando un atomo di Nickel-58 assorbe un neutrone, esso diventa un atomo di Nickel-59 (si veda l' Eq.6).

n  58<59>

28Niï‚®28Ni (6)

Il Nickel-59 può decadere in un Cobalto-59 stabile mediante cattura di elettronica. Questa reazione rilascia 1.073 MeV, ma a causa della lunghezza del periodo di dimezzamento (76000 anni), il Nickel-59 risulta non idoneo per scopi di produzione di energia (la potenza media prodotta da una mole di Ni-59 nel periodo di dimezzamento à ̈ di circa 0.011 Watt). Tuttavia, una volta che i neutroni sono prodotti a una velocità costante, ripetuti eventi di cattura neutronica possono arrivare a produrre Ni-65, che, mediante decadimento beta-meno, decade in Cu-65 con un periodo di dimezzamento di 2.51 ore. Pertanto, il decadimento beta da Nickel instabile a rame stabile avviene in poche ore. Se i neutroni vengono prodotti a velocità costante, diventa possibile un ampio numero di reazioni nucleari. Per questa ragione, potrebbe essere conveniente modificare la composizione isotopica dell’abbondanza naturale di Nickel attraverso un processo di arricchimento (per esempio centrifugazione ad alta velocità), al fine di aumentare vantaggiosamente la presenza di Nickel-64 nel combustibile nucleare. In questo modo, l’energia utile media per mole prodotta dal consumo del combustibile nucleare nel reattore nucleare 2 può essere aumentata.

Altre reazioni utili possono utilizzare Palladio e Titanio

Se la polvere di metallo del combustibile nucleare contiene Palladio, allora il Palladio-108 (26.460% della composizione isotopica naturale del Palladio) e il Palladio-110 (11.720% dell’abbondanza della composizione isotopica naturale del Palladio) possono essere coinvolti nelle reazioni di decadimento.

Una reazione di decadimento di Palladio-108 comprende un evento di cattura neutronica e un decadimento beta-meno, rilasciando un’energia in eccesso di 334 KeV (si veda Eq. 7). L'evento di cattura neutronica produce Palladio-109, che à ̈ un radioisotopo, e il decadimento beta negativo seguente produce Argento-109 stabile.

0.782MeV eï€ï€«H nï€«ï ® e (7)

n  108

46Pdï‚® 109

46Pdï‚® 109

47Ageï€ï€«ï ® e1.116 MeV

Se tutti gli atomi di Palladio-108 presenti in una mole di Palladio-108 reagiscono nello stesso momento catturando NAneutroni, l’energia utile media prodotta nel periodo di dimezzamento del Palladio-109 (19.770 ore) à ̈ di circa 452.791 KW. Questa quantità di potenza specifica rende questa reazione di decadimento interessante in termini di produzione di energia.

Una reazione di decadimento di Palladio-110 comprende un evento di cattura neutronica e due decadimenti beta-meno rilasciando un’energia utile in eccesso di 2.472 MeV (si veda l'Eq. 8). L'evento di cattura neutronica produce Palladio-111 instabile, quindi il primo decadimento beta-meno produce Argento-111 instabile, mentre il secondo decadimento betameno produce Cadmio-111 stabile.

0.782MeV eï€ï€«H nï€«ï ® e

n  110 111

46Pdï‚® 111

46Pd ï‚® 47Ageï€ï€«ï ® e2.217 MeV (8)

111

7Ag ï‚® 111

4 48Cdeï€ï€«ï ® e1.037 MeV

Se tutti gli atomi di Palladio-110 presenti in una mole di Palladio-110 reagiscono nello stesso momento catturando NAneutroni, l’energia utile media prodotta dal primo decadimento betameno nel tempo di vita del Palladio-111 (33.83 minuti) à ̈ di circa 68.211 MW, mentre l’energia utile media prodotta dal secondo decadimento beta-meno nel tempo di vita dell'Argento-111 (10.8 giorni) à ̈ di circa 107.227 KW.

È apprezzabile il fatto che il Palladio-110 possa rilasciare una grande quantità di energia in breve tempo. Questo rende la reazione di decadimento del Palladio-110 idonea per attivare altre reazioni di decadimento come la reazione di decadimento del Nichel-64, che impiega un elemento meno costoso.

Se la polvere di metallo del combustibile nucleare contiene Titanio, il Titanio-50 (5.4% della composizione naturale del Titanio) può essere coinvolto nelle reazioni di decadimento.

Una reazione di decadimento del Titanio-50 comprende un evento di cattura neutronica ed un decadimento beta-meno, rilasciando un’energia utile di 1.692 MeV (si veda l'Eq. 9). L'evento di cattura neutronica produce Titanio-51 instabile, e poi il decadimento beta negativo produce Vanadio-51 stabile.

0.782MeV eï€ï€«H nï€«ï ® e

0 51 (9)

n 5

22Tiï‚®22Tiï‚® 51

23Veï€ï€«ï ® e 2.474 MeV

Se tutti gli atomi di Titanio-50 presenti in una mole di Titanio-50 reagiscono nello stesso momento catturando NAneutroni, l’energia utile media prodotta dal decadimento beta nel tempo di vita del Titanio-51 (8.32 minuti) à ̈ di circa 327.029 MW.

È facile comprendere come il controllo di una reazione così potente sia critico per far funzionare in maniera ottimale il reattore nucleare 1 senza fonderlo. Per controllare la reazione nucleare, la miscela colloidale comprende un moderatore.

Il moderatore può controllare la potenza prodotta variando la velocità di produzione degli ULMN. Un procedimento possibile prevede l’interazione tra raggi gamma e vapore prodotto vaporizzando l’acqua (mezzo continuo) della miscela colloidale. Tuttavia, la reazione può sempre essere rallentata aumentando il livello di diluizione del colloide. Comunque, velocità di reazione troppo elevate sono raramente un problema irrisolvibile per un sistema basato sulle interazioni deboli.

Un altro effetto dovuto alla presenza di elettroni pesanti à ̈ l’effetto di schermatura. Gli elettroni pesanti possono disperdere una radiazione fotonica ad alta energia in diverse radiazioni a bassa energia, limitando così la quantità di radiazioni ad elevata energia emesse dalla reazione nucleare. In questo modo, quasi tutti i raggi gamma prodotti dalla reazione possono essere convertiti in radiazioni infrarosse in un maniera molto efficace. Le radiazioni infrarosse producono calore, che può essere facilmente trasformato in elettricità utilizzando mezzi noti quali turbine a vapore, motori Stirling, o similari.

Al fine di produrre energia in eccesso sufficiente, à ̈ necessario avere la possibilità di produrre una grande quantità di ULMN. Le velocità di produzione di ULMN attese possono essere numericamente stimate nel seguente modo. L’energia effettiva W di un elettrone di massa m all’interno del metallo in un cam o flu di plasma di superficie ï — à ̈ dato da

0mmpc eo2c e

04letctmr2i ecc 22ïƒ·ïƒ·ïƒ ̧mttcu

02ante c E mc d

022o ,vu cto a0l 2la , frequenza

2 (10)

(i) Il momentum dell’elettrone à ̈ p.

(ii) ï — à ̈ la frequenza del plasma di superficie eï — ï Œ à ̈ la velocità della luce c.

(iii) La derivazione più semplice dell’Eq.(10) si ottiene correlando la velocità di cambiamento del momentum dell’elettrone p al campo di forza elettrico eE e al tempo medio rispetto ai cicli del plasma di superficie.

(iv) L’intensità di riferimento à ̈ P0ï‚»(2.736334ï‚ ́10<10>watt/ï Œ<2>) .

(v) Secondo i dati sperimentali, per le oscillazioni a radio frequenza del plasma di superficie a ï Œ~100 cm si ottiene P0~3ï‚ ́10<6>watt/cm<2.>

(vi) L’intensità elettromagnetica incidente à ̈ Pi.

(vii) L’intensità P ï€1⁄2APidefinisce l’amplificazione del punto caldo A.



(viii) Se Pi~300watt/cm<2>, alloraï ¢ï€1⁄2<1> A P<i>

<~ 1>A<ï‚ ́ 10ï€>4 .

ïƒ ̈ P 0<>

ïƒ ̧

(ix) L’energia del valore di soglia per creare un neutrone attraverso l’Eq.1 corrisponde a ï ¢0ï‚»2.531.

(x) Se si ottiene A~5 ï‚ ́10<6>, allora ï ¢~ 20 che à ̈ molto al di sopra del valore di soglia.

La velocità di produzione dei neutroni ULMNï ¶2ï‚»ï ®(ï ¢ï€ï ¢ 0 )<2>fornisce la stima finale della velocità di reazione nucleare per unità di superficie di combustibile, che risulta essere ï ¶2~1015 Hz/ cm 2.

Per avviare il reattore nucleare 1, viene ora descritto un procedimento di accensione e controllo del reattore 1. Il metodo comprende le seguenti fasi:

a) riempire la camera di reazione 3 con una polvere di metallo contenente Nickel e/o Palladio e/o Titano;

b) riempire la camera di reazione 3 con acqua creando la miscela colloidale di polvere metallica in acqua;

c) sigillare la camera di reazione 3 con il contenitore a tenuta 4,

d) attendere fino a che il volume sovrastante la camera di reazione 3, definito dal contenitore a tenuta 4, contiene vapore acqueo a pressione di vapore saturo; e) irradiare la miscela colloidale utilizzando le radiazioni elettromagnetiche 5;

f) controllare il reattore nucleare (1) regolando l’intensità della radiazione incidente.

Da quanto sopra esposto si noterà che il reattore secondo la presente invenzione può essere sfruttato per la produzione di energia elettrica, energia termica, o altre forme di energia utili (vale a dire, meccaniche).

Sono ovviamente possibili ulteriori varianti del reattore nucleare 1 e/o del metodo di accensione e controllo del reattore 1 che rientrano, comunque, nell’ambito delle seguenti rivendicazioni.

* * * * *

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Reattore nucleare (1), comprendente un recipiente (2), una camera di reazione (3) collocata nel recipiente (2) per contenere un combustibile nucleare, caratterizzato dal fatto che il reattore nucleare (1) comprende una sorgente di radiazioni idonea per fornire radiazioni elettromagnetiche al combustibile nucleare alloggiato nella camera di reazione (3).
2. 2. Reattore nucleare (1) secondo la rivendicazione 1, in cui il combustibile nucleare comprende una miscela colloidale in grado di produrre Neutroni Ultralenti (Ultra Low Momentum Neutrons - ULMN) quando vengono soggetti a radiazioni elettromagnetiche (5).
3. 3. Reattore nucleare (1) secondo le rivendicazioni 1 o 2, in cui il combustibile nucleare comprende atomi di elementi con un basso numero atomico (Z) e un basso numero di massa (A).
4. 4. Reattore nucleare (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il combustibile nucleare comprende uno o più dei seguenti elementi: Litio (Li), Nickel (Ni), Rame (Cu), Palladio (Pd), Titanio (Ti), o isotopi di tali elementi.
5. 5. Reattore nucleare (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il combustibile nucleare comprende una miscela colloidale con una soluzione acquosa (mezzo continuo) ed una polvere di metallo dispersa in essa, avente particelle di dimensioni in un intervallo compreso tra 10-6 e 10-9 m.
6. 6. Reattore nucleare (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il combustibile nucleare comprende particelle con un raggio simile alla lunghezza d’onda delle radiazioni elettromagnetiche (5).
7. 7. Reattore nucleare (1) secondo la rivendicazione 6, in cui la lunghezza d’onda delle radiazioni elettromagnetiche à ̈ nell’ordine da 1 a 10 micron.
8. 8. Procedimento di reazione di un combustibile nucleare che comprende elementi aventi un basso numero atomico (Z) e un basso numero di massa (A), caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di: a. predisporre una miscela colloidale di polvere metallica comprendente uno o più dei seguenti elementi: Litio, Nickel, Rame, Palladio, Titanio, o isotopi degli stessi; b. irradiare la miscela colloidale utilizzando radiazioni elettromagnetiche (5).
9. 9. Procedimento di reazione secondo la rivendicazione 8, in cui la reazione à ̈ controllata variando l’intensità delle radiazioni elettromagnetiche (5).
10. 10. Procedimento di reazione secondo la rivendicazione 8 o 9, in cui la lunghezza d'onda delle radiazioni elettromagnetiche (5) Ã ̈ sostanzialmente analoga al raggio di particelle della polvere metallica compresa nella miscela colloidale.