L'ISTITUTO

PROGETTO GAIA

 

ENERGIA NUCLEARE

Cos’è

L’energia nucleare è una forma di energia prodotta da reazioni fisiche, che avvengono all’interno del nucleo degli atomi, di alcuni elementi chimici in seguito a particolari urti.

Tutta la materia esistente nell’universo, esseri viventi compresi, è costituita da atomi. Al centro dell’atomo si trova il nucleo, formato da particelle chiamate neutroni e protoni, circondato da una nuvola di elettroni che gli ruotano attorno.

In natura esistono 92 elementi chimici, che vanno dal più leggero, l’idrogeno, il cui nucleo contiene un solo protone, al più pesante, l’uranio, il cui nucleo contiene 92 protoni. Idrogeno e uranio sono appunto i protagonisti delle reazioni nucleari usate per produrre energia: la fissione e la fusione.

La fissione

Nella fissione il nucleo di uranio, scontrandosi con un neutrone, si spezza in due frammenti e in due o tre neutroni, liberando energia sotto forma di calore. I neutroni emessi urtano con altri nuclei di uranio e provocano ulteriori fissioni in numero sempre crescente (si tratta di una cosiddetta reazione a catena). Se questa reazione non viene controllata, la fissione diventa esplosiva e si ha la bomba atomica. Se la fissione viene controllata, può essere usata per produrre energia e si ha il reattore nucleare.

 

La centrale nucleare

Il reattore è il cuore di una centrale nucleare e la reazione avviene nella sua parte centrale, detta nocciolo. Attorno al nocciolo corrono tubi contenenti acqua che viene riscaldata dal calore emesso nella reazione e trasformata in vapore. Da questo punto in poi la centrale nucleare funziona come una qualsiasi centrale termoelettrica a olio combustibile o a gas. Il vapore fa ruotare delle turbine collegate a reattori che producono energia elettrica. La differenza è solo nelle strutture. Infatti, poiché i neutroni, l’uranio e i prodotti della fissione sono radioattivi e quindi estremamente pericolosi, tutto l’insieme è racchiuso in contenitori di acciaio e di piombo, a loro volta contenuti in robusti edifici in cemento armato.

La fusione

La fusione nucleare è la reazione che si ha quando due nuclei di idrogeno si scontrano, fondendosi assieme in un nucleo più grande e liberando energia sotto forma di calore. Anche in questo caso il processo non controllato porta alla bomba all’idrogeno, mentre il processo controllato porta invece al reattore a fusione. La temperatura necessaria al processo di fusione è elevatissima, dell’ordine di milioni di gradi, e dunque assai difficile da raggiungere in laboratorio (in natura viene raggiunta all’interno del Sole e delle altre stelle). Per le difficoltà esistenti nel controllare il processo di fusione, sono state costruite bombe ma non ancora reattori. Quindi la fusione non è attualmente una fonte di energia utilizzabile, ma solo un progetto.

Impatto ambientale

Fissione e fusione sono due fonti di energia che potrebbero risolvere definitivamente il problema energetico dell’umanità. In nessuno dei due casi viene emessa anidride carbonica, che può aggravare l’effetto serra: i problemi sono altri.

Il reattore deve essere protetto per evitare perdite di materiale radioattivo. Infatti, se vengono a contatto con le cellule di un organismo animale o vegetale, le particelle emesse da elementi radioattivi producono danni molto gravi, come malattie ereditarie e difetti genetici. Inoltre esiste il problema dello smaltimento del materiale utilizzato nel funzionamento dei reattori, perché i residui del combustibile nucleare restano radioattivi anche per migliaia di anni. Si tratta perciò di confinare i rifiuti radioattivi in robusti contenitori e di sotterrarli a grandi profondità, e in ogni caso non esiste l’assoluta certezza che i contenitori resistano fino a che non si esaurisce la radioattività.

A fronte dei molti pericoli, e in attesa di risolvere i problemi connessi al suo impiego, molti Paesi (tra cui l’Italia) hanno deciso di non usare energia nucleare.