Conoscere il nucleare
L'impiego dell’energia nucleare nasce dalla possibilità di utilizzare le grandi energie presenti nel nucleo dell’atomo, ben maggiori rispetto alle energie ottenute da reazioni chimiche dove il nucleo dell’atomo non è coinvolto. L'energia nucleare può essere prodotta sia attraverso la fissione nucleare (separazione dei nuclei di materiali radioattivi pesanti) sia attraverso la fusione (unione di nuclei di elementi leggeri). Delle due reazioni, la fissione è l'unica realizzabile e controllabile dall’uomo, con i necessari accorgimenti tecnici legati alla prevenzione degli incidenti ed alla gestione delle scorie radioattive.
Invece, per quanto riguarda la fusione, essa non è ancora realizzabile per periodi di tempo sufficienti ad una produzione continua di energia. Infatti, non esiste ancora alcun dispositivo in grado di contenere e mantenere "confinato" per un tempo sufficiente l'idrogeno alle altissime temperature che rendono possibile l'aggregazione dei nuclei.
A cosa serve
Il calore che si genera durante la fissione nucleare deriva principalmente dal rallentamento dei nuovi nuclei prodotti: è possibile quindi riscaldare un fluido (chiamato fluido termovettore) in grado di mettere in movimento una macchina operatrice (ad esempio, una turbina). L’energia meccanica viene poi convertita in elettricità da un alternatore collegato a una turbina.
Dove si trova
Come per le altre risorse energetiche non rinnovabili, quali carbone, petrolio e gas naturale, è necessario chiedersi quanto combustibile nucleare sia disponibile sulla Terra e a quale prezzo. In natura è presente un'enorme quantità di uranio naturale. Gli oceani, ad esempio, ne contengono circa un miliardo di chilometri cubi.
Un po’ di storia
È difficile trovare una scoperta scientifica che abbia avuto un impatto più grande sulla popolazione e sulla politica mondiale di quello dell’energia nucleare. L’umanità ha preso coscienza di questa nuova forma di energia il 6 agosto 1945 quando si diffuse nel mondo la drammatica notizia dell’esplosione di una bomba nucleare sulla città giapponese di Hiroshima.
La radioattività è un fenomeno fisico per cui nuclei instabili si trasformano in nuclei di altri elementi o in isotopi (nuclei di atomi identici dal punto di vista chimico ma con una massa diversa, dovuta a un diverso numero di neutroni) dei nuclei di partenza, emettendo particelle. I diversi nuclei radioattivi possono decadere verso stati più stabili con tempi che variano da pochi milionesimi di secondo a diversi miliardi di anni. La radioattività, presente naturalmente nell’ambiente terrestre, ha effetti biologici sull’uomo a causa delle sue proprietà ionizzanti. Questi effetti sono sfruttati nella diagnostica medica (radiografie, scintigrafie, Tac, Pet ecc.) e nelle terapie antitumorali (radioterapia, terapia neutronica con cattura di boro, adroterapia) ma possono essere nocivi se non attentamente somministrati. Infatti, oltre un certo limite, le radiazioni possono diventare molto pericolose per la salute umana anche in relazione alla durata dell'esposizione. La radioattività è pericolosa soprattutto se caratterizza elementi con un "tempo di dimezzamento" (trasformazione in altri nuclei) che può durare millenni e in grado di fissarsi stabilmente nel corpo umano o di altre specie viventi.
La radioattività è utilizzata anche per sterilizzare e per indagare le proprietà ed i difetti dei materiali da costruzione.
La produzione di scorie nucleari, generando elementi radiotossici, è estremamente importante e delicata nel ciclo di produzione dell’energia nucleare e grande attenzione deve venire posta affinché nessuna situazione possa mettere in contatto elementi radioattivi con persone umane.
La fissione nucleare
Per fissione s'intende la rottura del nucleo in due o più frammenti più piccoli mediante l'azione di neutroni opportunamente rallentati su nuclei molto pesanti detti fissionabili, quali l’uranio 235, torio 232, plutonio 239 ecc.
La fusione nucleare
La fusione nucleare è il processo con cui da tempo immemorabile si sprigiona energia nel Sole e nelle stelle per le reazioni di fusione tra nuclei di idrogeno.
Nel caso della reazione di fusione, si parte da nuclei molto leggeri, fino a provocare la loro aggregazione.