ENERGIA NUCLEARE

L’energia nucleare è una fonte energetica primaria derivante dall’energia dell’atomo, ed è usata per produrre energia elettrica.

Esistono due tecnologie in grado di sfruttare l’energia atomica: la fissione nucleare e la fusione nucleare.

Attualmente, la tecnologia usata nelle centrali nucleari è la fissione, mentre la fusione è ancora in fase sperimentale. L’energia nucleare presenta sia aspetti positivi che negativi.

In una centrale a fissione nucleare si utilizza come materia prima l’uranio. I nuclei degli atomi di uranio sono bombardati da un fascio di neutroni ad alta energia. Quando un neutrone impatta sul nucleo dell’atomo di uranio, lo spezza in due nuclei più piccoli. Da questa divisione scaturiscono energia sotto forma di calore ed altri neutroni che, a loro volta, possono dividere altri atomi.

Questo processo è noto come reazione a catena nucleare e avviene all’interno del reattore nucleare della centrale.

Il calore prodotto dalla fissione viene utilizzato per riscaldare l’acqua, creare forza vapore e generare elettricità. 

Una minima quantità di uranio consente di produrre un’enorme quantità di energia e questo è uno degli aspetti positivi del nucleare.

Oltre a generare energia, però, il processo di fissione del nucleo emette anche radioattività ad alta intensità. Gli oggetti e i metalli che entrano in contatto diventano anch’essi radioattivi e sono poi da considerare scorie nucleari. Essi, cioè, diventano rifiuti pericolosi perché anche l’uomo potrebbe essere contaminato dalla radioattività, con gravi conseguenze per la salute dal momento che le scorie radioattive spezzano il DNA degli esseri viventi fino a condurre alla morte.

Quella delle scorie nucleari è, senza dubbio, una delle conseguenze più dannose della produzione di energia attraverso la fissione e rappresenta il più rilevante degli aspetti negativi del nucleare.

Al momento la conoscenza scientifica e tecnologica non consentono di distruggere le scorie radioattive. Esse devono essere trattate e stoccate in sicurezza dentro appositi depositi di superficie o sotterranei, dove restano isolate per lunghi periodi di tempo, finché non decade la radioattività.

In alcuni casi il decadimento radioattivo della materia impiega anche migliaia di anni.

Con lo stoccaggio delle scorie radioattive si evita la contaminazione di altra materia e si limita il pericolo per l’uomo e gli esseri viventi.

I principali vantaggi dell’energia nucleare sono i seguenti:

1. Elevata produzione di energia. Una piccola quantità di uranio genera una grande quantità di energia tramite il processo di fissione nucleare. La tariffa elettrica è molto bassa nelle bollette degli utenti. Il basso costo dell’elettricità favorisce indirettamente lo sviluppo economico, l’occupazione e la competitività delle imprese di un paese. 

2.Mancata produzione di gas serra. Le centrali a fissione nucleare non producono gas serra (anidride carbonica, metano). Quindi, hanno un impatto minimo sull’effetto serra.

3.Indipendenza energetica. I paesi che utilizzano il nucleare sono meno dipendenti dall’importazione delle materie prime energetiche fossili dall’estero. Il mix energetico è distribuito tra più fonti (nucleare, rinnovabili, fonti fossili) e quindi, risentono meno degli shock del mercato del petrolio, del gas o del carbone. 

D’altra parte l’energia nucleare ha anche diversi svantaggi:

1.Rischio di incidenti nelle centrali nucleari. Le conseguenze di un incidente in una centrale nucleare sono enormi, come dimostrano gli incidenti avvenuti a Chernobyl nel 1986 e a Fukushima nel 2011. La fuoriuscita della radioattività contamina l’ambiente per migliaia di anni. Anche una centrale con reattori di ultima generazione, tecnologicamente sicura, implica comunque un margine di rischio perché non è possibile considerare tutti gli imprevisti possibili. Infatti l’incidente di Fukushima fu causato da un forte maremoto e non da un malfunzionamento interno della centrale nucleare.

2.Smaltimento delle scorie radioattive. I rifiuti di una centrale nucleare devono essere stoccati in sicurezza per migliaia di anni a causa della loro pericolosità per l’ambiente e la salute degli uomini. Ne consegue un elevato costo a carico della società, sia per il trasporto che per il loro stoccaggio. Inoltre, la presenza delle scorie genera molte tensioni nella collettività. Proprio in questi giorni, infatti, cominciano a serpeggiare malumori tra le forze politiche a seguito della pubblicizzazione dei siti individuati per il definitivo stoccaggio delle scorie radioattive prodotte dalle centrali nucleari dismesse nel nostro Paese.

3.Produzione di armi nucleari. Nonostante ci siano molte differenze tra l’utilizzo civile e militare dell’energia nucleare, ci sono anche diversi nessi tecnologici tra la produzione di energia nucleare per scopi civili e la produzione di armi atomiche. Le due attività e filiere produttive non sono completamente separate. Infatti, tra le scorie della fissione dell’uranio c’è anche il plutonio, un materiale che si può utilizzare per costruire armi atomiche.

E’ per questo che è in atto una discussione internazionale sulla questione iraniana del nucleare. Infatti, fin dal 2004, gli Usa e Israele si sono opposti alla diffusione delle centrali a fissioni nucleare in Iran, nel timore che gli impianti fossero usati anche per finalità belliche.

4.Il costo reale del nucleare. Le centrali nucleari offrono una grande quantità di energia a basso costo nella bolletta degli utenti. Tuttavia, i costi sociali di una centrale nucleare sono elevati. Oltre al costo di costruzione di un impianto, occorre considerare i costi di messa in sicurezza quando si dovrà smantellare la centrale al termine del suo ciclo di vita. Le centrali nucleari non sono destinate a funzionare per sempre. Con il tempo, infatti, i materiali che rivestono il reattore diventano radioattivi e quindi la centrale va smantellata: una procedura che ha costi elevati.

Ci sono anche costi militari notevoli, per garantire la sicurezza contro gli attentati terroristici e il furto di materiale radioattivo. Questi costi sociali sono a carico della collettività sotto forma di tasse e imposte.

5.La localizzazione degli impianti nucleari.  La realizzazione di una centrale atomica o di un deposito di scorie causa spesso la reazione delle comunità locali restie ad averle vicino casa. È un fenomeno sociale conosciuto come NIMBY (Not In My BackYard) che può essere tradotto in ” non nel mio giardino “.

Il rimedio: la fusione nucleare

I problemi collegati alla produzione di energia nucleare scomparirebbero se esistessero reattori funzionanti non a fissione, ma a fusione nucleare. Questo è il processo che si verifica quando due atomi leggeri si uniscono per formarne uno più pesante. È il meccanismo che permette alle stelle, come il nostro Sole, di splendere e non ha controindicazioni perché non genera scorie. Tuttavia, per ora, gli scienziati non sono stati ancora in grado di utilizzarlo per produrre energia su larga scala, perché non si è ancora scoperto come abbassare l’elevatissima temperatura di innesco del processo di fusione.

Cos’è una centrale nucleare

Essa è un impianto dove si produce energia elettrica usando come “combustibili” non petrolio, carbone o gas naturale, ma i nuclei degli atomi.

Le centrali oggi in funzione sfruttano l’energia liberata dalle reazioni nucleari di fissione degli elementi più pesanti, come uranio 235, torio, plutonio, per alimentare un generatore di corrente elettrica.

Nel reattore avviene, per urto con un neutrone, la rottura di un nucleo atomico. Il processo è noto come fissione e comporta la divisione in due parti dell’atomo accompagnata dall’emissione di energia, raggi gamma e altri neutroni che, liberi di muoversi, possono innescare nuove reazioni.

A differenza di quanto accade in una bomba atomica, dove questa catena diventa incontrollata fino all’esplosione distruttiva, in un reattore nucleare si adottano alcuni accorgimenti che regolano il processo garantendo un rilascio di energia costante nel tempo.

Come funziona una centrale nucleare

La parte centrale di un reattore è il cosiddetto nocciolo: qui avviene la fissione del combustibile nucleare sagomato in barre. Le barre sono immerse in una sostanza che agisce da moderatore e rallenta i neutroni responsabili della reazione, dal momento che, per quanto possa sembrare strano, i neutroni lenti sono molto più efficaci di quelli veloci nell’innescare la fissione.

I moderatori di velocità più utilizzati sono la grafite e l’acqua, meglio se acqua pesante, cioè non formata da idrogeno e ossigeno ma da deuterio (che è un isotopo dell’idrogeno con massa atomica doppia) e ossigeno.

Tutto intorno al nocciolo del reattore ci sono tubi dove scorre acqua. Il liquido, riscaldato dal calore prodotto durante la fissione, viene trasformato in vapore ad alta temperatura.

Il vapore poi fa ruotare le turbine del generatore di corrente della centrale.

I generatori di vapore delle centrali nucleari sono dispositivi analoghi a quelli che si trovano nelle centrali elettriche alimentate da petrolio e carbone e sono collegati a un alternatore per produrre energia elettrica.

Neutroni, uranio, e prodotti di fissione sono radioattivi e quindi potenzialmente dannosi per gli esseri viventi. Il reattore, perciò, è racchiuso in contenitori di acciaio e piombo che servono per schermare le radiazioni e poi sistemato in robuste strutture di cemento armato.

Per evitare che la reazione divenga incontrollata e l’impianto si trasformi in una vera e propria bomba, esistono sistemi di regolazione che tengono sotto controllo il numero di neutroni presenti, istante per istante, nel nocciolo. A questo scopo, in genere, si usano barre di cadmio che vengono opportunamente abbassate all’interno del nocciolo. Queste barre servono per assorbire i neutroni e rallentare la reazione quando ve ne è bisogno.