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Energia nucleare: ma è davvero così inquinante e pericolosa?

Cos'è e come funziona un impianto che produce elettricità dalla fissione dell'atomo

Il rinnovato interesse manifestato nei confronti dell’energia nucleare da parte dei Governi di molti Paesi ha scatenato dubbi e perplessità sui possibili rischi della reintroduzione o del potenziamento degli impianti che sfruttano la fissione dell’atomo per produrre energia elettrica.

Energia nucleare: ma è davvero così inquinante e pericolosa?

Cos’è l’energia nucleare

La produzione di energia da fissione nucleare è un metodo sfruttato dall’uomo per avere una notevole quantità di elettricità in maniera controllata ed efficiente, rispetto alla quantità di combustibile usato. Il combustibile è materiale che ha caratteristiche particolari, cioè è costituito da metalli i cui atomi sono detti ‘pesanti’, e facendolo colpire da neutroni, si dividono più facilmente, generando calore.

L’energia elettrica è in realtà chiamata nucleare perché arriva da un impianto nucleare, ovvero una centrale in cui il calore generato dalla fissione di atomi bombardati li fa suddividere, generando quindi una quantitò di calore che poi porta alla generazione di energia elettrica.

In sostanza, in un impianto nucleare è il calore generato dalla divisione di barre di materiale fissile, all’interno del nocciolo del reattore a far diventare l’acqua presente nei tubi attorno al reattore, del vapore a causa dell’enorme calore sprigionato dalla divisione degli atomi.

Questo vapore arriva alle turbine e facendole girare genar prima energia cinetica e poi elettrica: Questo ultimo passaggio è esattamente lo stesso di un tradizionale impianto idroelettrico o termico.

Come funziona un impianto nucleare

Un impianto di energia nucleare produce elettricità in modo simile a un impianto termico convenzionale, ma qui la fonte di calore è diversa.

In un impianto termico il calore è generato dalla combustione di combustibili fossili come carbone, petrolio o gas naturale, mentre in un impianto nucleare, il calore è prodotto dalla fissione di atomi di uranio o plutonio, colpiti da un neutrone, che si dividono.

I vari materiali fissili, neutroni, uranio e prodotti collaterali che arrivano dalla fissione sono radioattivi, quindi potenzialmente dannosi per gli esseri viventi. Per gestire la creazione di energia in maniera sicura, il reattore dove avviene la reazione è protetto da un involucro di acciaio e piombo che serve a schermare le radiazioni, ed ulteriormente racchiuso da spesse strutture di cemento armato per resistere a eventi esterni come terreoti, inondazioni e possibili attacchi terroristici.

Un impianto ad energia nucleare funziona seguendo alcune fasi per arrivare a produrre energia elettrica:

  • Reazione di fissione nucleare. Il processo inizia con la fissione nucleare all’interno di una zona protetta e schermata da strutture che fermano le radiazioni e resistono al calore, il reattore. I nuclei da dividere sono costituiti da materiale come uranio-235 o plutonio-239. Colpiti da neutroni, si dividono in nuclei più piccoli (prodotti di fissione), liberando energia termica, radiazioni e altri neutroni, che possono poi colpire altri nuclei fissili, innescando una reazione a catena, ma in maniera controllata.
  • Generazione di calore. Il calore generato dalla fissione nucleare viene assorbito dall’acqua o altro fluido refrigerante. In alcuni tipi di reattori, possono essere usati altri materiali come gas o metalli liquidi (per esempio, sodio).
  • Trasferimento di calore. Il fluido refrigerante, riscaldato dalla reazione di fissione, viene pompato attraverso un circuito chiuso fino a un scambiatore di calore, per generare vapore. Qui il calore è trasferito dall’acqua refrigerante ad un secondo flusso d’acqua, dove si trasforma in vapore.
  • Produzione di energia meccanica. Il vapore è ad alta pressione e viene diretto a una turbina a vapore, dove la sua energia termica viene convertita in energia meccanica.
  • Generazione di energia elettrica. La turbina è connessa a un generatore elettrico, così mentre gira, il generatore converte l’energia meccanica in energia elettrica.
  • Condensazione. Dopo che il vapore ha passato la turbina, esso entra in un condensatore dove viene raffreddato e condensato in acqua da un altro flusso d’acqua di raffreddamento, solitamente prelevato da una fonte esterna come un fiume, un lago o un mare. L’acqua condensata viene poi riportata al generatore di vapore per essere riscaldata di nuovo, chiudendo il ciclo.
  • Controllo della reazione. La fissione all’interno del reattore è controllata da delle barre di controllo che assorbono i neutroni. Inserendo o rimuovendo queste barre dal nucleo del reattore, gli operatori possono regolare la velocità della reazione a catena, quindi la quantità di calore prodotta.

Quali sono i vantaggi dell’energia nucleare

Questo modo di produrre energia è certamente vantaggioso se si guarda alla quantità di energia che si può ricavare da un nucleo di atomi. La resa rispetto alla quantità di combustibile impiegato è elevata rispetto a qualsiasi altra reazione chimica

Inoltre, non sono emessi gas tossici o responsabili dell’accelerazione dell’effetto serra, come accade per altri modi di produrre energia da combustibili fossili.

Ed infine, anche il costo di produzione, una volta che l’impianto è a regime, è più basso di tutte le fonti di energia tradizionali e rinnovabili.

Tuttavia, questo modo di produrre energia in grandi impianti che utilizzano materiali adatti ad essere bombardati da neutroni e produrre calore da trasformare in elettricità ha anche dei lati negativi poco trascurabili.

Quali sono i rischi degli impianti nucleari

Un elemento centrale in una centrale nucleare è la questione della sicurezza. Gli impianti sono dotati di diversi sistemi per prevenire la fuoriuscita di materiale radioattivo e per arrestare la reazione di fissione in caso di emergenza. Questi includono barriere di contenimento fisiche, sistemi di raffreddamento di emergenza e procedure operative rigorose.

Inoltre, la problematica di questi impianti è legata anche alla complessa gestione dei rifiuti radioattivi, che va dai rischi di contaminazione alle preoccupazioni per la sicurezza legate a incidenti o all’uso improprio del materiale nucleare.

Gli incidenti di varia natura e gravità verificatisi in passato in strutture di questo tipo, tra cui rimane ancora nella memoria il disastro di Chernobyl del 1986, rendono infatti l’opinione pubblica particolarmente diffidente sull’utilizzo di questa tecnologia.

Il rischio di incidente non è tuttavia la più significativa ricaduta negativa dell’installazione di nuove centrali: negli impianti moderni, infatti, l’utilizzo dei cosiddetti “reattori di nuova generazione” riduce notevolmente le possibilità di eventi eccezionali e contaminazioni diffuse come quelle avvenute in URSS e in altre località.

Il problema dello smaltimento delle scorie nucleari

Il problema più difficile da risolvere è invece quello dello stoccaggio delle scorie: il processo di fissione nucleare produce infatti materiali di scarto ad alta radioattività, che devono essere estratti dal reattore e smaltiti in un luogo protetto.

Al momento non esiste una soluzione definitiva per eliminare questi materiali, che mantengono la loro radioattività per periodi molto lunghi (anche di centinaia di migliaia di anni per alcuni elementi) e sono estremamente pericolosi per la salute.

Le scorie più pericolose vengono depositate sotto terra in bunker schermati, quelle meno radioattive sono custodite in aree protette a livello del suolo. Recentemente sono stati introdotte nuove tecniche di riprocessamento che consentono di “riciclare” le scorie, riutilizzando gran parte del plutonio (l’elemento più radioattivo) ma generando a loro volta altri materiali di scarto.

Al fattore dello smaltimento delle scorie sono legate in massima parte le perplessità della comunità internazionale riguardo all’introduzione di nuove centrali. Per quanto riguarda la possibilità di incidenti, invece, il rischio attuale è molto più ridotto di alcuni anni orsono.

Tuttavia, l’argomento secondo cui rinunciare alle centrali nucleari sarebbe inutile, perché un eventuale incidente nei paesi vicini provocherebbe danni anche ai territori confinanti, è pretestuoso: in realtà si stima che l’area di massimo impatto di un grave incidente nucleare vari dai 50 ai 70 km di distanza dal sito della centrale.

Published by
Sebastiano