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Le centrali nucleari. L'energia che scaturisce dal bombardamento dell'uranio con neutroni. Il processo di 'fissione/fusione nucleare'. Il problema della radioattivitą e delle scorie.

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Le fonti energetiche: Energia Nucleare - Paola Girdinio -

L’energia nucleare è una delle fonti energetiche più controverse e gode di pessima reputazione, principalmente perché sconta il “peccato originale” di essere stata inizialmente sviluppata per applicazioni militari.
In realtà tutte le fonti RINNOVABILI (energia idrica, eolica, solare...) derivano dalla reazione di FUSIONE NUCLEARE che avviene nel Sole.

Esistono due tipi di reazioni:

• reazioni di fissione: un nucleo di un ATOMO “pesante” viene spaccato in più nuclei più leggeri; nel processo si formano vari sottoprodotti, neutroni, radiazioni di vario tipo, ed energia; la reazione può essere non moderata (bombe a fissione), o moderata (reattori nucleari).
• reazioni di fusione: più nuclei di atomi “leggeri” vengono fusi, in condizioni molto particolari (altissime temperature, forte ionizzazione, etc.); secondo il tipo di atomi impiegati si formano più o meno sottoprodotti di reazione, ed energia; la reazione può essere non moderata (bombe termonucleari), ma sono in corso ricerche per lo sviluppo di reattori a fusione in cui lo sviluppo di energia sia controllabile, allo scopo di produrre energia per usi civili. Al momento queste ricerche sono ancora sperimentali.

Per la produzione di elettricità, esistono diversi tipi di reattori nucleari, tutti basati sulla produzione di vapore ottenuta mediante il calore generato da una reazione di FISSIONE NUCLEARE controllata; le differenze sono perlopiù di tipo costruttivo, a causa dei particolari accorgimenti imposti da considerazioni di sicurezza.

Per questi motivi l’edificio che contiene il reattore deve avere particolari requisiti strutturali per sopportare significativi impatti o terremoti; normalmente, allo scopo di impedire contaminazioni il fluido che trasporta fuori dal reattore il calore prodotto evolve a “ciclo chiuso” (è sempre lo stesso durante tutta la vita dell’impianto), e questo sarà poi sarà usato nello scambiatore in cui avviene la produzione di vapore. Inoltre le temperature del vapore prodotto di regola sono inferiori rispetto a quelle degli impianti tradizionali, per minimizzare la probabilità di avarie.

Per quanto riguarda la parte termica, quindi, una centrale nucleare è simile ad una centrale a vapore tradizionale, con la differenza che l’ebollizione dell’acqua è ottenuta con una reazione nucleare anziché con la combustione.
Il vapore ottenuto viene fatto evolvere in una macchina, la “turbina a vapore”, alla quale cede energia.
La turbina fa ruotare un generatore elettrico, e l’energia risultante è immessa in rete.
Il vapore scaricato dalla turbina viene ritrasformato in acqua nel condensatore, che cede calore all’ambiente.
L’acqua viene in seguito ripompata in caldaia e il ciclo continua.
Questo tipo di centrale è normalmente impiegato per potenze rilevanti.
Di regola sono esercite permanentemente alla potenza nominale, per motivi sia economici sia operativi: i costi di investimento sono significativamente maggiori di un impianto tradizionale, quindi devono produrre il massimo possibile durante la loro vita utile; inoltre si tratta di impianti per i quali un brusco spegnimento rappresenta una manovra estremamente usurante, che va possibilmente evitata.
In ogni caso si tratta di una tecnologia stabile in cui è stata privilegiata la sicurezza: i reattori odierni sono a “sicurezza intrinseca”, cioè progettati in modo tale da fare sì che i meccanismi principali di funzionamento siano automatici, e non possano essere bloccati per errore; ad esempio la circolazione del fluido di raffreddamento deve avvenire spontaneamente, per evitare che ci possano essere pompe di circolazione (che potrebbero guastarsi, o essere spente più o meno volontariamente, lasciando il nocciolo del reattore senza raffreddamento).

In sostanza un impianto termonucleare rilascia nell’ambiente unicamente il calore di sorgente fredda che il ciclo termico non è in grado di sfruttare.
Presentano il vantaggio inestimabile che il materiale fissile “occupa poco spazio”, per cui scorte significative possono essere facilmente immagazzinate.
Oltre a ciò il materiale fissile, a differenza dei combustibili fossili, proviene da zone del mondo (Canada...) geopoliticamente tranquille, e quindi ha un costo più prevedibile.
Purtroppo i costi di investimento sono alti, così come i costi di smantellamento, legati sia a problemi tecnici, sia alla predisposizione di siti nei quali stoccare i materiali attivati durante la vita della centrale.
In ogni caso il problema dello smantellamento si porrebbe anche con i futuribili reattori “puliti” a fusione, poiché il materiale che compone il reattore tende anch’esso ad attivarsi.