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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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Consumo Idrico dei Reattori Nucleari - Carlo Rusconi -

E’ attualmente di grande interesse la questione relativa al consumo idrico delle torri di raffreddamento nelle centrali nucleari.
Tale dibattito è associato, in particolare, allo sviluppo della produzione elettrica da fonte nucleare non solo nei paesi già industrializzati ma, soprattutto, in quelli caratterizzati da una rapida crescita economica, la quale è naturalmente accompagnata dall’aumento del fabbisogno energetico.

La possibilità di installare impianti nucleari anche in zone non costiere o comunque in aree del pianeta la cui disponibilità idrica non è confrontabile con quella di ampi bacini naturali rende indispensabile il ricorso alle torri di raffreddamento a secco o a umido.

Queste ultime, in particolare, rappresentano la soluzione comunemente adottata in numerose centrali nucleari a tal punto che nell’immaginario collettivo tali strutture, nella loro caratteristica forma di iperboloide a una sola falda, sono ormai inscindibilmente associate alla centrale stessa.

Dal punto di vista tecnologico, in ambito nucleare si privilegiano le torri evaporative a circolazione naturale soprattutto per la maggiore affidabilità che esse presentano rispetto a sistemi a circolazione forzata.

Le maggiori controversie sorte intorno all’utilizzo di torri evaporative per il raffreddamento degli impianti nucleari riguardano il POTENZIALE depauperamento che, secondo gli oppositori di tale tecnologia (o del nucleare tout court), tali sistemi opererebbero ai danni delle risorse idriche a disposizione del territorio, soprattutto per gli utilizzi agricoli e civili.

La paventata “sete” indotta dalla presenza di centrali nucleari con torri di raffreddamento nel territorio costituirebbe pertanto, secondo tali considerazioni, un serio ostacolo all’impiego della tecnologia nucleare e alla sua diffusione. Stranamente, viene spesso dimenticato che le centrali elettronucleari sfruttano cicli termodinamici analoghi a quelli delle centrali termoelettriche convenzionali, alimentate a olio combustibile o a carbone, le quali necessitano di sistemi di raffreddamento al condensatore basati sul prelievo di acqua dal territorio.

Vediamo quindi qualche numero che possa darci un’indicazione, seppur sommaria, sul reale impatto, in termini di consumi idrici, che un reattore da 1000 MWe può generare sulla biosfera durante l’esercizio.

Assumendo il rendimento termodinamico di una centrale in esercizio pari all’incirca al 33%, a una potenza elettrica installata di 1000 MWe corrisponde una potenza termica da smaltire pari all’incirca a 2000 MWth.

Ricordando poi che il calore latente di evaporazione dell’acqua si può assumere pari a circa 2260 kJ/kg, una rapida e semplice verifica consente di stimare il quantitativo di acqua richiesta per asportare 2000 MJ (energia prodotta in un secondo dalla potenza termica residua alla torre di 3000-1000=2000 MWth) intorno al valore di circa 885 kg, corrispondenti, ipotizzando il peso specifico dell’acqua pari a 1 kg/l, a un volume di acqua di 0,86 m3 consumati in un secondo.

Inoltre, in questo caso, si è trascurato il fatto che il 20% dell’energia termica smaltita alla torre viene asportata sotto forma di calore sensibile fornito all’acqua in ingresso (Perry's Chemical Engineers' Handbook), che viene pertanto riutilizzata nel ciclo di raffreddamento.

A supporto di tale semplice calcolo, citiamo le conclusioni presentate nell’autorevole rapporto dello US Geological Survey, secondo cui il consumo idrico della centrale considerata è pari 29 ft3/s, ossia a 0,82 m3/s.

Per avere un’idea del POTENZIALE impatto, in termini di depauperamento idrico, che può avere un reattore da 1000 MWe raffreddato con torre a umido si considerino i seguenti valori delle portate medie di alcuni fiumi del pianeta e li si confrontino con le portate di acqua consumate precedentemente calcolate:

Da tali dati appare evidente la scarsa rilevanza, in termini di depauperamento idrico, del consumo d’acqua nelle torri di raffreddamento degli impianti nucleari.