Introduzione
Ho deciso di trattare questo argomento nella mia tesina,
perché essa produce un’enorme quantità di radiazioni, che danneggiano l’ambiente
e tutti noi, e percorrono velocemente moltissimi chilometri, proprio come
succede con le pandemie, che si espandono a velocità esorbitanti.
Il nucleare è un argomento di grande dibattito nella vita
umana, per quanto riguarda il livello energetico questo è una grande fonte che
permetterebbe ad intere nazioni di produrre energia in casa propria senza
doverla comprare da altri paesi, ma purtroppo l’energia nucleare ha degli
svantaggi riguardanti il sistema di smaltimento di rifiuti e i gravi incidenti
che possono succedere in caso di guasto di una centrale. Dal punto di vista
storico, invece, l’energia nucleare è stata utilizzata per la creazione di armi
ad alto potenziale che hanno creato terrore nell’intero pianeta per paura di
uno scoppio di una guerra che potrebbe, anche, distruggere il mondo.
Energia Nucleare
L'energia nucleare è l'energia posseduta dagli atomi,
particelle piccolissime, che compongono la materia. La scoperta del nucleare
risale al 1942, mentre era in atto la Seconda guerra mondiale. Un gruppo di
scienziati, tra i quali, l’Italiano Enrico Fermi, finanziati dal governo
americano lavorarono per un progetto che aveva scopi militari per dare vita
alla prima bomba atomica.
Atomi
L’atomo è la più piccola particella di un elemento che non
subisce alterazioni durante le trasformazioni chimiche, esso è formato da un
nucleo, che è composto di protoni e di neutroni, e da elettroni che ruotano
attorno al nucleo. I protoni hanno carica elettrica positiva, i neutroni
nessuna carica, gli elettroni sono particelle con carica elettrica negativa. Le
particelle del nucleo sono tenute insieme da forze nucleari attrattive, molto
forti ma operanti, esclusivamente, su un piccolo raggio.
Ci sono due processi che possono produrre energia nucleare:
⦁ La fissione o scissione nucleare;
⦁ La fusione nucleare
La Fusione Nucleare
La fusione nucleare è una cascata di reazioni che avviene
all’interno delle stelle: atomi di idrogeno che, grazie alle elevatissime
temperature e all’eccezionale forza di gravità, fondono i propri nuclei
liberando una grandissima quantità di energia. Il problema è che sulla Terra è
molto difficile ricreare le stesse condizioni di gravità, ma un’alternativa
potrebbe essere raggiungere temperature di gran lunga superiori a quelle del
nostro Sole, ovvero 15 milioni di gradi.
Il Tokamak
Per sperare di raggiungere simili
temperature occorrono reattori speciali. Uno di questi è il Tokamak, il
protagonista dell’esperimento cinese. Il Tokamak è appunto un dispositivo ideato
per replicare il processo di fusione nucleare che avviene nelle stelle: alto 11
metri, con un diametro di 8 e un peso di 360 tonnellate, il reattore cinese al
suo interno è composto da potenti magneti a forma di ciambella e da un anello
che contiene gli isotopi pesanti dell’idrogeno (deuterio e trizio). Gli isotopi
dell’idrogeno vengono riscaldati grazie a potenti correnti elettriche, perdono
gli elettroni e formano un plasma di ioni idrogeno. L’attività dei magneti
controlla il plasma e massimizza la possibilità che gli ioni si fondano,
liberando energia che teoricamente può essere sfruttata per alimentare una
centrale elettrica.
La Fissione Nucleare
La fissione nucleare è il
procedimento fisico utilizzato nelle centrali nucleari per produrre energia
elettrica. La fissione consiste nella rottura del nucleo di un atomo per far
scaturire una quantità di energia verso l'esterno.
Vengono utilizzati nuclidi che abbiano almeno un numero
atomico di 90 (per esempio il Torio) e gli elementi possono essere suddivisi in
fissili, che non richiedono grandi energie per essere separati, fissionabili,
che richiedono più alte energie per dividersi e fertili, che favoriscono la
reazione a catena. Un neutrone colpisce un nucleo fissile di un atomo di uranio
235, quest'ultimo si spezza in due frammenti lasciando liberi nello spazio
circostante circa 2-3 neutroni che a loro volta colpiscono altri atomi
determinando la "reazione a catena" se gli altri atomi nelle
vicinanze sono posti in quantità sufficiente (massa critica). La reazione a
catena auto-sostiene la fissione nucleare tramite i successivi scontri dei
neutroni secondari.
Il controllo della reazione a catena
Il controllo viene effettuato mediante barre di controllo di
un materiale come il cadmio metallico, che ha un'alta "sezione d'urto di
assorbimento" per i neutroni. Le barre vengono inserite automaticamente in
profondità nel reattore per ridurre la velocità di fissione, oppure estratte
per mantenerla o aumentarla.
Uranio 235
L’uranio è un metallo di colore bianco argenteo che pesa più
del doppio del ferro e può essere sfruttato come combustibile. L’uranio si
ricava dall’uranite, un minerale che contiene due tipi di elementi: 238U
(uranio 238) che è uranio comune, non fissile, cioè che non si «rompe», e 235
U (uranio 235) che è uranio radioattivo, fissile. Il rapporto è di circa 99% di
238 U e 1% di 235 U. Con un procedimento di arricchimento
si può aumentare la percentuale di uranio fissile per due diversi impieghi:
■
reattore nucleare (nelle centrali elettronucleari viene utilizzato uranio
arricchito al 3% per produrre energia elettrica);
■
bomba all’uranio (detta comunemente bomba atomica, contiene uranio arricchito
al 90% che viene usato per liberare un’enorme quantità di energia con un
terribile potere distruttivo).
Centrale Nucleare
La centrale elettronucleare è una centrale
elettrica che, attraverso l'uso di uno o più reattori nucleari a
fissione, sfrutta il calore prodotto da una reazione di fissione
nucleare a catena auto-alimentata e controllata per generare vapore a
temperatura e pressione elevate, col fine di azionare delle turbine a
vapore accoppiate ad alternatori, e produrre così infine elettricità.
Stoccaggio delle Scorie
Le centrali nucleari producono grandi quantità di scorie,
materiali radioattivi residui della reazione nucleare. Perché un materiale
radioattivo perda la sua radioattività servono tempi lunghissimi: da 1000 anni,
per i prodotti di fissione dell’uranio, a 250.000 per il plutonio. Sono dunque
necessari depositi in grado di resistere per migliaia di anni a eventuali danni
da infiltrazioni di acqua, terremoti, crolli, attacchi terroristici ecc. Finora
le scorie radioattive sono state stipate in depositi provvisori come ex miniere
di sale e centrali nucleari non più in uso.
Curiosità
In Italia l’uso dell’energia nucleare è stato abolito nel
1987 con un referendum. Il dibattito sull’opportunità o meno di utilizzare
questo tipo di energia si riaccende ogni tanto. Coloro che sono favorevoli
affermano che il nucleare non immette in atmosfera anidride carbonica. Coloro
che sono contrari sostengono che l’energia nucleare ha costi economici
altissimi e che tutta la sua filiera, dall’estrazione della materia prima allo
stoccaggio delle scorie, ha un forte impatto sanitario e ambientale.
Nessuna nazione al mondo ha ancora trovato un sito sicuro
dove conservare le scorie nucleari.
La Francia ha 58 centrali nucleari, ma produce appena il 14%
della sua energia.
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