L' Energia nucleare

L'energia nucleare

4. La storia

3. Tokamak

Indice

1. Cos'è la fissione nucleare?

2. Cos'è la fusione nucleare

5. Le centrali

6. Disastri e tragedie

7. Il nucleare in Italia ed Europa

8. Video

9. Chiusura

Cos'è la fissione nucleare?

L'energia nucleare si libera dall'unione o dalla divisione di nuclei atomici. Piccole quantità di materia vengono trasformate in energia, grazie alla famosa equivalenza fra massa ed energia tramite la velocità della luce descritta da Albert Einstein, ovvero E=mc2. Dalla divisione di atomi pesanti si ha liberazione di energia attraverso il processo di fissione nucleare, mentre dall'unione di due atomi leggeri si ha la fusione nucleare. Nel caso della fissione nucleare, si parte solitamente da un atomo pesante, come ad esempio l'uranio, che una volta diviso è in grado di liberare energia, che viene poi sfruttata dall'uomo. Questo processo però, oltre all'energia genera anche neutroni e soprattutto scorie radioattive, da trattare con attenzione.

Cos'è la fusione nucleare?

La fusione è la reazione nucleare che avviene nel sole e nelle altre stelle, con produzione di una enorme quantità di energia: due nuclei di elementi leggeri, quali deuterio e trizio, a temperature elevatissime, fondono formando nuclei di elementi più pesanti come l’elio con emissione di grandi quantità di energia. A temperature molto alte le singole particelle di un gas tendono a dissociarsi e in plasma che è il principale costituente delle stelle e del sole. Per ottenere la reazione di fusione, il plasma deve esser confinato in uno spazio limitato. Per ottenere in laboratorio la fusione controllata, è necessario riscaldare un plasma di deuterio-trizio a temperature molto più alte (100 milioni di gradi), mantenendolo confinato in uno spazio limitato, come quello del tokamak . La fusione é un processo ancora in sviluppo e si dice possa diventare l'energia del futuro, dato che non produce scorie radioattive.

Il tokamak

Un tokamak è un dispositivo che serve a produrre e confinare un plasma ad altissima temperatura, allo scopo di sfruttare l’energia derivante dalla fusione nucleare controllata. Il plasma è il quarto stato della materia, in cui gli atomi sono completamente ionizzati, cioè privi degli elettroni che normalmente li circondano. In queste condizioni, i nuclei degli atomi possono superare la repulsione elettrostatica e fondersi tra loro. Il tokamak usa un campo magnetico generato da potenti elettromagneti per confinare il plasma in una forma toroidale (a ciambella). Il campo magnetico ha due componenti: una toroidale, parallela alla direzione della ciambella, e una poloidale, perpendicolare alla direzione della ciambella. La componente toroidale serve a impedire al plasma di espandersi radialmente verso le pareti, mentre la componente poloidale serve a impedire al plasma di uscire dalle estremità della ciambella

La storia dell'energia nucleare

L'utilizzo della fissione nucleare per ricavare elettricità risale al termine della Seconda Guerra Mondiale – più nello specifico dopo la chiusura del progetto Manhattan, nato il 13 agosto 1942 dalla collaborazione tra il Governo Statunitense e alcuni tra i più brillanti scienziati del tempo, il cui obiettivo era quello di sviluppare una bomba atomica prima che lo facessero i nazisti. Come ci hanno tristemente insegnato Hiroshima e Nagasaki i risultati non tardarono ad arrivare e a questo progetto parteciparono alcuni tra i più noti fisici del Novecento come Enrico Fermi, l'ideatore della pila atomica e Robert Oppenheimer, il capo del progetto, su suggerimento di Albert Einstein ed il suo collaboratore ungherese Leo Szilard.

Le centrali nucleari: come funzionano?

Le centrali termonucleari sono impianti che producono energia elettrica sfruttando il processo di fissione nucleare. Nei reattori gli atomi di uranio vengono scissi in particelle più piccole, liberando grandi quantità di energia sotto forma di calore che riscaldano enormi serbatoi di acqua che si trasforma in vapore. Proprio il vapore fa girare sistemi di turbine, che azionano i generatori che producono energia elettrica. Il cuore di una centrale è il reattore nucleare, progettato per ospitare la reazione di fissione del combustibile nucleare, solitamente uranio arricchito o plutonio, che quando viene colpito da un neutrone si scinde in due particelle più leggere,

liberando energia termica e altri neutroni. I nuovi neutroni prodotti colpiscono gli atomi circostanti, dando il via a una reazione a catena in grado di liberare grandi quantità di energia sotto forma di calore.

Disastri e tragedieDovute al nucleare

1945

1945

1986

2011

Il nucleare in Italia ed in europa

A livello Europeo i Paesi sono spaccati fondamentalmente in due grandi blocchi: chi è contro il nucleare e chi invece è a favore. In termini di numeri, i Paesi pro-nucleare sono 18 e qui rientrano sia quelli che hanno già reattori sia quelli che nei prossimi anni programmano di realizzarne altri. I Paesi contrari invece sono anch’essi 18 e anche qui si dividono tra chi semplicemente non ha reattori e chi invece sta chiudendo quelli che aveva ed è apertamente contro la costruzione di nuovi impianti. Tra quelli non favorevoli troviamo ovviamente l’Italia. Qui da noi infatti le 4 centrali nucleari che erano presenti sono state chiuse nel 1987 e, da allora, non ne sono state aperte di nuove: possiamo trovare situazioni simili anche in Germania e Spagna. Dall’altra parte, quindi tra i Paesi che appoggiano il nucleare, abbiamo invece la Francia, che da sempre è il principale Paese europeo a promuovere questa forma di energia con ben 56 reattori attivi. Lì il nucleare da solo soddisfa il 70% circa del fabbisogno energetico e produce così tanta elettricità da esportarla in vari Paesi, tra i quali proprio l’Italia. Anche la Russia punta molto su questa forma di energia, visto che ha 36 reattori operativi e 3 in fase di costruzione.

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Grazie dell'ascolto!Roberto coppola 3ªM

L'era atomica

L'era atomica iniziò ufficialmente il 16 luglio 1945, quando venne testata nel sito Trinity – nel caldo deserto del New Mexico – la prima boma atomica chiamata "Gadget". Si trattava di un'arma al plutonio, la cui potenza fu di circa 20 kiloton (cioè un'esplosione equivalente a quella di 20 mila tonnellate di TNT). Si originò anche un fungo atomico alto quasi 13 km, che lasciò un cratere profondo 3 metri e largo più di 300. Visti gli "incoraggianti" risultati di questo test, il Governo USA decise di sganciare poco tempo dopo una bomba nucleare sulla città di Hiroshima,"Little Boy", la quale aveva una potenza di 13 kT ed entro i primi cinque mesi dall'esplosione, si stima un numero di vittime compreso tra le 200 e le 240 mila. Solo tre giorni dopo venne sganciata la seconda bomba atomica a Nagasaki,"Fat Man", la cui potenza era addirittura superiore alla prima e pari a 21 kT.