Presentazione Essenziale

Gli atomi sono piccolissime particelle che costituiscono tutta la materia e sono formate da un nucleo. L'energia liberata durante le trasformazioni di alcuni nuclei atomici viene definita nucleare o atomica e viene descritta secondo la formula E = mc2

ENERGIA NUCLEARE

9 estrazione dell'uranio

INDICE

0 energia nucleare

1 fissione nucleare

2 fasi fissione

3 fusione nucleare

4 reattore a fusione

5 materiali fissilie isotopi

6 centrale nucleare

7 parti centrale nucleare

8 fliera del nucleare

10 scorie nucleari

11 differenza tra centrale nucleare e termoelettrica

12 pro e contro nucleare

Si effettua spaccando un nucleo di uranio e si ricava dall'uranite che contiene 99% di uranio 238 non fissile e 1% di uranio 235, fissile e radioattivo.Quest'ultimo viene aumento e utilizzato in 2 diversi impieghi

FISSIONE NUCLEARE

La fissione di un solo atomo di uranio 235 libera 202 milioni di elettron volt

FASI PRINCIPALI

1 LANCIO DEL NEUTRONE

2 ROTTURA DEL NUCLEO

3 LIBERAZIONE DI ENERGIA

4 REAZIONE A CATENA

isotopi

La fusione nucleare si effettua unendo due nuclei di elementi leggeri: deuterio e trizio che sono materiali dell 'idrogeno. Facendo unire i 2 nuclei si ottiene un nucleo di elio, la piccola parte di materia che scompare si trasforma in energia. Bisogna evitare una fuoriuscita di trizio perchè è un isotopo radioattivo.Questa è una reazione esotermica cioè emette energia.Per far avvenire una fusione i nuclei devono essere scaldati a 100 milioni di °C

FUSIONE NUCLEARE

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un reattore nucleare a fusione è un tipo di reattore nucleare in grado di gestire una reazione di fusione nucleare in modo controllato. Ad oggi non esistono reattori a fusione capaci di produrre continuativamente energia elettrica: gli unici impianti esistenti sono impianti sperimentali che consumano complessivamente più energia elettrica di quella che producono. Il problema è realizzare un contenitore capace di mantenere confinato alle temperature estreme necessarie per la fusione. Fino a oggi sono stati costruiti:

REATTORE A FUSIONE

La macchina ZETA

Il tokamak

Il jet

1 STABILI 2 INSTABILI

E' un atomo di qualunque elemento chimico che mantiene lo stesso numero atomico ma differente numero di massa. Si dividono in:Ecco 3 isotopi dell'idrogeno presenti in natura:

PLUTONIO-239

URANIO-233

AMERICIO-241

Tutti i materiali fissili sono equamente in grado di sostenere una reazione a catena in cui dominano o i neutroni termici o i neutroni veloci. Sono usati come combustibile nucleare:

ISOTOPI

FISSILI

Materiali

CENTRALE NUCLEARE

Una centrale nucleare si caratterizza per la presenza di uno o più reattori nucleari, impianti che consentono di scaldare un fluido termovettore attraverso l'energia liberata dalle reazioni nucleari.Tutte le centrali nucleari operative sfruttano nei loro reattori le reazioni di fissione nucleare dell'uranio-235 e del plutonio-239 contenuti nel combustibile composto principalmente da uranio-238.Sono composte da 3 circuiti-Circuito primario, fa circolare nel reattore acqua che viene scaldata dall'uranio. Viene così creato vapore radioattivo ad alta pressione-Circuito secondario, il vapore radioattivo cede calore ad acqua non radioattiva-circuito di raffreddamento, vontiene acqua presa da un fiume o dal mare che serve a raffreddare il vapore

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10

10 piscina di stoccaggio

9 circuito di raffreddamento

8 Condensatore

7 Sala macchine

6 Circuito secondario

5 Scambiatore

4 Circuito primario

3 Barre di controllo

2 Reattore

1 piscina di contenimento

PARTI DI UNA CENTRALE NUCLEARE

FILIERA DEL NUCLEARE

In italia l'uso del nucleare è stato abolito nel 1987 con un referendum.In Italia erano presenti 4 centrali nucleari attive (le centrali di Trino, Caorso, Latina e Garigliano) e il piano energetico nazionale preveda la realizzazione di altre 8 centrali.Oggi in Europa ancora 13 stati producono energia nucleare.

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MINIERA AL CHIUSO

MINIERA CIELO APERTO

ESTRAZIONE DELL'URANIO

L'uranio è un metallo che si ottiene dalla frantumazione dei minerali estratti in miniera e dal sucessivo trattamento chimico.Dal minerale se ne ricava massimo l'1 percento.Le fasi di lavorazione richiedono molta energia e producono molta CO2 e a lungo inizierà a scarseggiare.Si estrae o nelle miniere a cielo aperto però le polveri radioattive contaminano l'area degli scavi e sono trasportate dal vento. Per ridurre le malattie viene usata l'acqua nebulizzata che contamina le falde acquifere. Nelle miniere sotterranee i minatori respirano il radon ( gas radioattivo) che danneggia la loro salute

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Le centrali nucleari producono grandi quantità di scorie, materiali radioattivi residui della reazione nucleare.Un materiale per perdere la sua radioattività servono tempi lunghissimi: da 100 anni, per prodotti di fissione dell'uranio a 250 000 per il plutonio che si forma nel reattore. Le scorie sono deposte in depositi provvisori.

SCORIE NUCLEARI

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NUCLEARE

TERMOELETTRICA

DIFFERENZE CENTRALE

NUCLEARE

CONTRO

PRO

JET è il progetto di fusione mediante confinamento magnetico più grande del mondo. Il suo obiettivo primario è di "ottenere e studiare un plasma in condizioni e con dimensioni prossime a quelle di un reattore termonucleare".

Il jet

l capitale iniziale richiesto per la realizzazione di un nuovo impianto è estremamente elevato. Si tratta infatti di strutture molto complesse che richiedono sistemi di sicurezza ridondanti. La fissione nucleare genera scorie che devono essere smaltite in modo opportuno.Gli incidenti nucleari, per quanto rari, sono da tenere in considerazione. di costruzione di una nuova centrale. Nel 2020 il tempo medio per costruire una centrale nucleare è circa 84 mesi (7 anni). C’è da dire che il tempo necessario cambia da caso a caso; ci sono centrali che hanno richiesto più di 10-15 anni per entrare in funzione. Questo ovviamente rende il nucleare una soluzione potenzialmente valida nel medio-lungo periodo, ma di certo non adatta a risolvere una crisi energetica imminente o già in corso.

Una centrale nucleare ottiene energia termica dalla fissione nucleare e ha come caldaia un reattore nucleare.In genere una centrale nucleare è molto più costosa ma dipende anche dalla potenza.

CENTRALE NUCLEARE

centrale termoelettrica, che brucia combustibili fossili (carbone, petrolio o gas), non sfrutta reazioni chimiche, ma reazioni di fissione, circa un milione di volte più energetiche a parità di massa di combustibile.

CENTRALE TERMOELETTRICA

VS

Sulla Terra, a pressioni e temperature “umane”, fondere i nuclei atomici è molto più difficile - si tratta, in sostanza, di “replicare” una stella in laboratorio. Lo stato della materia caratteristico delle reazioni di fusione nucleare è il cosiddetto plasma, una specie di gas caldissimo ed elettricamente carico composto di ioni positivi ed elettroni che vi si muovono liberamente. Il plasma è molto difficile da produrre e controllare in laboratorio, perché deve essere scaldato ad altissime temperature ed è soggetto a diversi tipi di instabilità (si raffredda e si disgrega molto facilmente e molto rapidamente)

A segnare l’inizio del declino del nucleare in Italia furono due gravissimi eventi. Il 28 marzo 1979 avvenne l’incidente di Three Miles Island: la fusione parziale del nocciolo dell’omonima centrale nucleare, in Pennsylvania. Nonostante non ci siano state vittime e feriti, piccole quantità di gas radioattivo si dispersero nell’ambiente. Fu per il nucleare pessima pubblicità in molte nazioni del mondo. In Italia, la popolazione locale già stava protestando contro la costruzione della centrale di Montalto, che sarebbe iniziata nel 1982.

DEPOSITO TEMPORANEO A LUNGA DURATA

DEPOSITO TEMPORANEO

DEPOSITO GEOLOGICO DI PROFONDITA'

DEPOSITO DEFINITIVO DI SUPERFICIE

Esistono 4 tipi di depositi: Deposito definitivo di superficie, Il deposito definitivo di superficie è una struttura realizzata, a livello del terreno o fino ad alcuni metri di profondità, al fine di provvedere alla sistemazione definitiva dei rifiuti radioattivi a bassa e media attività. Deposito geologico di profondità, Il deposito geologico è una struttura per la sistemazione definitiva dei rifiuti radioattivi a media e alta attività, realizzata nel sottosuolo a notevole profondità (di solito diverse centinaia di metri), in una formazione geologica stabile (argille, graniti, salgemma). Deposito temporaneo In attesa di un deposito definitivo di superficie, i rifiuti radioattivi prodotti dalle centrali nucleari vengono ospitati in depositi temporanei che ne garantiscono la gestione in sicurezza e che rappresentano la soluzione idonea per alcuni decenni. Deposito temporaneo di lunga durata Si tratta di una struttura che consente di stoccare in sicurezza i rifiuti a media e alta attività derivanti in massima parte dall’esercizio delle installazioni nucleari. Al termine di questo periodo, i rifiuti a media e alta attività vengono trasferiti a un deposito geologico che rappresenta l’unica soluzione idonea per la loro sistemazione definitiva.

la fissione nucleare non produce né CO2 né altri inquinanti atmosferici per produrre elettricità. Certo, bisogna considerare che il processo di estrazione e raffinazione dell’uranio ha un suo impatto ambientale ma, nel complesso, possiamo dire che si tratta di una fonte energetica che non contribuisce al cambiamento climatico. Il nucleare permette di produrre energia occupando una porzione di suolo relativamente contenuta. Molta energia prodotta Gli impianti nucleari sono in grado di produrre grandi quantità di energia e questo è tutto merito dell’uranio. Si potrebbe produrre ancora più energia ancora salire con l'introduzione dei reattori di quarta generazione, nei quali non si sfrutta solo l'uranio 235 , ma anche l'uranio 238, attraverso la trasmutazione in plutonio 239.il l nucleare può essere considerato una fonte energetica affidabile e non intermittente. Le centrali nucleari possono infatti a lavorare al massimo della potenza in maniera continuativa. Estrazione da aree stabili Un altro vantaggio nell’utilizzo dell’uranio è che viene estratto in aree del mondo politicamente stabili come Canada e Australia

La prima centrale nucleare si chiama Calder Hall ed è stata collegata alla rete elettrica nazionale il 27 agosto 1956 con una potenza di 50W. 2003 hanno spento tutti e 4 i reattori.

Il tokamak

E' stato dimostrato che è possibile creare al suo interno le condizioni per la fusione termonucleare controllata, allo scopo di estrarre l'energia prodotta dalla fusione di nuclei di atomi leggeri.Richiedendo una quantità di energia enorme per portare il plasma alla temperatura di diverse decine di milioni di kelvin e far funzionare gli elettromagneti di confinamento e i sistemi ausiliari al reattore, rimane ancora da dimostrare la capacità di un eventuale impianto di produrre più energia elettrica di quanta ne consumi per questo reattore.

E' il più grande esperimento al mondo per lo studio del confinamento dei plasmi da fusione nucleare, ha raggiunto la corrente di plasma più alta in assoluto, 2 MA (due milioni di ampere) ed è dotato di uno dei più avanzati sistemi di controllo della stabilità del plasma mai realizzati per un esperimento di fusione termonucleare controllata a confinamento magnetico.

LA MACCHINA ZETA