nucleare

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Energia e Centrali nucleari Con energia nucleare si intendono tutti quei fenomeni in cui si ha la produzione di energia in seguito a trasformazioni nei nuclei atomici. 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.

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Fissione Nucleare La fissione consiste nel rompere il nucleo dell'atomo per farne scaturire notevoli quantità di energia: Viene sparato un neutrone contro il nucleo dell'uranio-235 che si spacca in due frammenti e lascia liberi altri due o tre neutroni (mediamente 2.5). La somma delle masse dei due frammenti e dei neutroni emessi è leggermente minore di quella del nucleo originario e di quelle del neutrone che lo ha fissionato: la materia mancante si è trasformata in energia. La percentuale di massa trasformata in energia si aggira attorno allo 0.1%, cioè 1 g di uranio viene trasformato in energia per ogni kg di uranio-235 o altro materiale fissile. Se accanto al nucleo di uranio fissionato se ne trovano altri in quantità sufficiente (massa critica), per effetto delle fissioni dei nuclei derivante dai neutroni secondari prodotti dalla prima fissione si svilupperà una reazione a catena in grado di autosostenersi.La fissione nucleare è ampiamente sperimentata ed ingegnerizzata da almeno 50 anni. Nell'agosto 2007 439 reattori nucleari di potenza commerciali, producono il 16% dell'intera energia elettrica mondiale. Nei 30 Paesi dell'OCSE l'energia elettronucleare costituisce il 30% del totale.

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L'altro metodo per ottenere energia dall'atomo è la fusione nucleare. Essa è esattamente opposta alla fissione: invece di spezzare nuclei pesanti in piccoli frammenti, si uniscono nuclei leggeri (a partire dall'idrogeno, composto da un solo protone) in nuclei più pesanti: la massa di questi ultimi è minore della somma di quelli originari, e la differenza viene emessa come energia sotto forma di raggi gamma ad alta frequenza. La percentuale di massa trasformata in energia si aggira attorno all'1%, un quantitativo enorme.Perché la fusione avvenga, i nuclei degli atomi devono essere fatti avvicinare nonostante la forza di repulsione elettrica che tende a respingerli gli uni dagli altri, e sono quindi necessarie temperature elevatissime, milioni di gradi centigradi. La fusione nucleare avviene normalmente nel nucleo delle stelle, compreso il Sole, dove tali condizioni sono normali. A causa di queste difficoltà, al giorno d'oggi l'uomo non è ancora riuscito a far avvenire la fusione in modo controllato e affidabile se non per qualche decina di secondi (quello incontrollato esiste: la bomba termonucleare). Gli esperimenti odierni si concentrano sulla fusione di alcuni isotopi dell'idrogeno, il deuterio e il trizio, che fondono con maggiore facilità rispetto all'idrogeno comune prozio.La fusione nucleare per ora è solo una speculazione teorica e - a differenza della fissione nucleare - è stata realizzata in impianti realizzati dall'uomo solo per pochi secondi. Dopo oltre 50 anni di sperimentazione, gli addetti ai lavori prevedono che la realizzazione di un reattore a fusione operativo richiederà ancora alcuni decenni.

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Il suo funzionamento è molto simile a quello di una convenzionale centrale termoelettrica con la differenza che l'acqua viene riscaldata da un reattore nucleare dove l'uranio viene fissionato. Tre sono le parti principali della centrale: Edificio contenente il reattore: enorme cilindro di cemento armato dove al centro è collocato il reattore Sala macchine: un edificio dove è sistemata la turbina e l'alternatore Edifici ausiliari: contengono le piscine schermate per la conservazione temporanea degli scarti radioattivi della centrale. Il funzionamento della centrale è abbastanza semplice: viene pompata dell'acqua attraverso il reattore che la fa evaporare attraverso il calore emesso dalla fissione dell'uranio. Il vapore viene inviato nella turbina che trasferisce la propria forza meccanica all'alternatore che genera corrente elettrica. Centrale nucleare

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Il Reattore Il reattore è un cilindro di acciaio inossidabile di grandi dimensioni. Alla sommità è fissata una calotta che può essere aperta all'occasione. Sulla piastra di base sono situati dei fori per far scorrere le barre di controllo. L'interno del reattore è vuoto (quando non è stato ancora introdotto il materiale combustibile) a parte una griglia superiore e una inferiore e due bocchettoni per l'entrata dell'acqua e l'uscita del vapore. Per caricare il reattore con le barre di uranio si apre la calotta si infilano le sbarre (con una gru) infine si richiude la calotta. Il procedimento di rinnovamento del carburante avviene circa ogni anno. Per mettere in funzione il reattore invece si attivano le cinque sorgenti di neutroni e si sfilano le sbarre di controllo; la reazione a catena ha inizio e l'energia emessa fa evaporare l'acqua.

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