mercoledì 5 maggio 2010

Energia nucleare: una ricerca

Con il termine “energia nucleare” si comprendono tutti quei fenomeni in cui si ha la produzione di energia in seguito a trasformazioni nei nuclei degli atomi. L'energia nucleare, insieme alle fonti rinnovabili e le fonti fossili, è una fonte di energia primaria, ovvero è presente in natura e non deriva dalla trasformazione di altra forma di energia.
Le reazioni che coinvolgono l'energia nucleare sono principalmente quelle di fissione nucleare, di fusione nucleare e quelle legate alla radioattività (ovvero del rilascio di energia da parte degli atomi).

§1. Reazioni di fissione e reazioni di fusione

La scoperta della fissione nucleare risale al 1939 da parte di Otto Hahn e Fritz Strassmann, che presero spunto dagli esperimenti di Fermi del 1934.
La fissione nucleare consiste nella rottura del nucleo di un elemento in due nuclei di elementi più leggeri. I prodotti derivanti dalla fissione perdono una parte della loro massa iniziale; questa differenza di massa è la causa dell'energia prodotta nella reazione, perché la massa "persa" si trasforma in energia.
La fissione, in genere, avviene a causa del contatto del nucleo con un neutrone. Gli atomi pesanti sono instabili (cioè radioattivi) perché ricchi di neutroni. Basta, quindi, che un nucleo di tali elementi venga a contatto con un altro neutrone perché il nucleo si divida in due nuclei instabili a numero atomico notevolmente più basso.
In una reazione di fissione, un nucleo di uranio o di un altro elemento pesante si scinde, per effetto del bombardamento con neutroni, formando due frammenti di nucleo e liberando una notevole quantità di energia. Il processo è accompagnato da una rapida emissione di neutroni veloci, uguali a quelli che hanno innescato la fissione del nucleo di uranio; ciò consente l'inizio della cosiddetta reazione a catena, che consiste in una serie automatica di fissioni nucleari: i neutroni che vengono emessi nel processo di fissione possono a loro volta innescare il medesimo processo, con continuo sviluppo di energia. Una sostanza capace di sostenere una reazione di fissione a catena è detta fissile.

La fusione nucleare consiste nel fondere due nuclei leggeri per formarne uno pesante. Il processo è quello che avviene nelle stelle e potrebbe essere prodotto artificialmente anche sulla Terra. Oltre alla formazione di nuovi elementi, la fusione nucleare comporta la formazione di una grandissima quantità di energia. Per far sì che la fusione avvenga, sono necessarie temperature elevatissime, che ancora oggi sono quasi impossibili da raggiungere. Dalla fusione nucleare si ottiene un'enorme quantità di energia, dovuta alla differenza di massa: una volta che i due atomi si fondono, la loro massa non è pari alla somma delle masse dei due nuclei, ma minore. La differenza tra la somma delle masse di partenza e la massa finale si è convertita in energia. L'importanza della fusione non consiste solo nell'energia prodotta che risulta essere maggiore di quella della fissione nucleare, ma consiste nel fatto che è un energia pura, ovvero i prodotti della fusione non sono radioattivi. Per la fusione gli elementi ideali sono gli isotopi dell’idrogeno (deuterio e trizio).





§2. Il funzionamento di una centrale a fissione

Il principio di funzionamento di una centrale è il seguente: nel reattore (o core) dove si trova il combustibile nucleare, formato da pasticche di Uranio235, avviene una fissione controllata.
Il calore sprigionato dalla fissione serve a generare vapore surriscaldato che mette in
rotazione una turbina a vapore, collegata ad un generatore di corrente, l'alternatore: si
ottiene così energia elettrica. Il controllo della fissione nucleare avviene mediante
opportune barre di controllo: quando si vuole diminuire la potenza della caldaia, o
spegnerla addirittura, si inseriscono di più o di meno le barre di controllo. In caso di guasto
o di situazione anormale vengono disinserite automaticamente.



Approfondimento: il nucleare in Italia

Il ritorno al nucleare (ricordiamo che le centrali nucleari in Italia furono chiuse negli anni '80 tramite referendum dopo il disastro di Chernobyl del 1986) divide il paese tra favorevoli e contrari.



Concludendo:

Non esiste tecnologia nucleare che possa escludere i rischi di incidente con fuoriuscita di radioattività all’esterno, con tutto quello che comporta per la salute delle persone e per la salvaguardia dell’ambiente e degli ecosistemi.

Bibliografia

− http://knightstrife.altervista.org/Pagine/Fissione_nucleare.htm
− http://www.cattolica.info/cultura/fisica/biblioteca/scoperte/atomo/images/fissione.gif
− http://www.torinoscienza.it/img/orig/it/s00/00/001a/00001a01.jpg
− http://www.lucia.it/vrml/joust/quarta/mondi/centrale/centrale.htm
− http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/8d/PressurizedWaterReactor_ita.gif/450px-PressurizedWaterReactor_ita.gif
− http://www.ecoage.it/nucleare-paesi.htm
− http://www.legambiente.eu/documenti/2008/1006_nucleare/index.php

Ricerca svolta da N. Mariani, F. Muccioli, G. Pascucci, D. Pavllo, L. Neri - Classe 2°D

Nessun commento:

Posta un commento