Energia Nucleare: definizione, vantaggi e pericoli

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In questo articolo andremo a scoprire che cos'è l'energia nucleare, quali sono i principali vantaggi e i pericoli del suo utilizzo.

Che cos'è l' energia nucleare?

Tutto intorno a voi è fatto di piccoli oggetti chiamati atomi. La maggior parte della massa di ogni atomo è concentrata nel centro (detto nucleo) e il resto della massa è nella nuvola di elettroni che circonda il nucleo. I pulsanti e i neutroni sono particelle subatomiche che compongono il nucleo.

In determinate circostanze, il nucleo di un atomo molto grande può dividersi in due. In questo processo, una certa quantità della massa dell' atomo grande viene convertita in energia pura seguendo la famosa formula E = MC² di Einstein, dove M è la piccola quantità di massa e C è la velocità della luce (un numero molto elevato). Negli anni' 30 e' 40, gli esseri umani scoprirono questa energia e ne riconobbero il potenziale come arma. La tecnologia sviluppata nel Progetto Manhattan ha utilizzato con successo questa energia in una reazione a catena per creare bombe nucleari.

Subito dopo la fine della seconda guerra mondiale, la ritrovata fonte di energia trovò una casa nella propulsione della marina nucleare, fornendo sottomarini con motori che potevano funzionare per oltre un anno senza rifornimento. Questa tecnologia è stata rapidamente trasferita al settore pubblico, dove sono state sviluppate e installate centrali elettriche commerciali per la produzione di elettricità.

Energia nucleare oggi

I reattori nucleari producono poco meno del 20% dell' elettricità negli Stati Uniti. Nel mondo ci sono oltre 400 reattori di potenza (circa 100 di questi sono negli Stati Uniti). Producono elettricità di base 24/7 senza emissioni di inquinanti (inclusi CO2) nell' atmosfera. Tuttavia, essi generano rifiuti radioattivi che devono essere stoccati con cura.

Fissione e fusione

Per la produzione di energia sono considerati due processi nucleari fondamentali: la fissione e la fusione.

La fissione è la scissione energetica di grandi atomi come l' uranio o il plutonio in due atomi più piccoli, chiamati prodotti di fissione. Per dividere un atomo, si deve colpire con un neutrone. Vengono rilasciati anche diversi neutroni che possono andare a dividere altri atomi vicini, producendo una reazione nucleare a catena di rilascio di energia sostenuta. Questa reazione nucleare è stata la prima delle due scoperte. Tutte le centrali nucleari commerciali in funzione utilizzano questa reazione per generare calore che trasformano in elettricità.
La fusione è la combinazione di due piccoli atomi come l' idrogeno o l' elio per produrre atomi più pesanti ed energia. Queste reazioni possono rilasciare più energia della fissione senza produrre altrettanti sottoprodotti radioattivi. Le reazioni di fusione si verificano al sole, generalmente utilizzando l' idrogeno come combustibile e producendo elio come rifiuti (fatto divertente: l' elio è stato scoperto al sole e prende il nome dal dio del Sole greco, Helios). Questa reazione non è stata ancora sviluppata commercialmente e rappresenta un serio interesse per la ricerca a livello mondiale, grazie alla sua promessa di energia quasi illimitata, a basso inquinamento e non proliferazione.

fissione-e-fusione Energia Nucleare: definizione, vantaggi e pericoli Energia Nucleare

 

I poteri dell'energia nucleare

Sostenibilità

Si parla piuttosto di combustibile nucleare (Uranium) a basso consumo proprio come il petrolio. Dal punto di vista tecnico, si tratta di una questione non problematica, in quanto i residui nucleari sono riciclabili. Dal punto di vista economico, potrebbe diventare una questione importante. I reattori nucleari commerciali di oggi bruciano meno dell' 1% del combustibile estratto per loro e il resto di esso viene gettato via (come uranio impoverito e scorie nucleari). Il programma di riciclaggio statunitense ha cessato negli anni' 70 a causa della proliferazione e delle preoccupazioni economiche. Oggi Francia e Giappone stanno riciclando carburante con grande successo. Esistono nuove tecnologie che possono ridurre notevolmente i problemi di proliferazione. Senza riciclaggio, il "Libro Rosso" delle riserve di uranio del 2005 pubblicato dall' AIEA dell' ONU suggerisce che ci sono oltre 200 anni di riserve di uranio a domanda corrente. Esiste inoltre un' enorme quantità di uranio disciolto in acqua di mare a concentrazioni molto basse. Nessuno ha ancora trovato un modo abbastanza economico per estrarlo, anche se le persone si sono avvicinate. I reattori nucleari possono funzionare anche con combustibile a torio.

Ecologia

Durante la loro funzione, le centrali nucleari non emettono nulla nell'ambiente se non acqua calda. La classica icona della torre di raffreddamento dei reattori nucleari è proprio questa, una torre di raffreddamento. Il vapore acqueo pulito è tutto ciò che esce fuori. Pochissima CO2 o altri gas climalteranti derivano dalla produzione di energia nucleare (in effetti, alcune emissioni di CO2 sono prodotte durante l' estrazione mineraria, la costruzione, ecc. Dettagli in arrivo presto). Il combustibile nucleare esaurito (rifiuti nucleari) può essere trattato correttamente e smaltito geologicamente senza incidere in alcun modo sull'ambiente.

Sono anche sicuri. Nel marzo 2013, l' ex scienziato della NASA James Hansen (della fama limite di 350 ppm) ha pubblicato un documento che mostra che l' energia nucleare ha risparmiato un totale di 1,8 milioni di vite nella sua storia nel mondo proprio spostando l' inquinamento atmosferico che è un noto killer2. Ciò include qualsiasi morte di cui l' energia nucleare sia stata responsabile a causa dei suoi incidenti.

Indipendenza

Con l'energia nucleare, molti paesi possono avvicinarsi all'indipendenza energetica. Essere "dipendenti dal petrolio" è una delle principali preoccupazioni di sicurezza nazionale e globale per vari motivi. Utilizzando veicoli elettrici o plug-in ibridi elettrici (PHEV) alimentati da reattori nucleari, potremmo ridurre la nostra domanda di petrolio di ordini di grandezza. Inoltre, molti reattori nucleari sono in grado di fornire calore di processo di alta qualità oltre all'elettricità, che a sua volta può essere utilizzato per dissalare l' acqua, preparare l' idrogeno per le celle a combustibile o per riscaldare i quartieri, tra molti altri processi industriali.

Problemi legati all' energia nucleare

Rifiuti nucleari

Quando gli atomi si dividono per liberare energia, gli atomi più piccoli che vengono lasciati alle spalle sono spesso lasciati in stati eccitati, emettendo particelle energetiche che possono causare danni biologici. Alcuni degli atomi più longevi non si degradano alla stabilità per centinaia di migliaia di anni. Questi residui nucleari devono essere controllati e tenuti fuori dall' ambiente almeno per un periodo di tempo così lungo. Progettare sistemi che durino a lungo è un compito scoraggiante, che è stato uno dei principali punti di forza dei gruppi antinucleari.

Incidenti drammatici

Tre incidenti gravi si sono verificati nelle centrali elettriche commerciali: Chernobyl, Three Mile Island e Fukushima. Chernobyl è stata un' esplosione incontrollata di vapore che ha liberato una grande quantità di radiazioni nell' ambiente, uccidendo oltre 50 persone, richiedendo un' evacuazione di massa di centinaia di migliaia di persone e causando fino a 4000 casi di cancro.

Three Mile Island è stata una fusione parziale, dove i livelli di refrigerante sono scesi al di sotto del carburante e ne hanno permesso la fusione. Nessuno è stato ferito e poco irradiato, ma l' impianto ha dovuto chiudere, causando la perdita di denaro da parte della società operativa e dei suoi investitori.

Fukushima era un black-out di stazione causato da un enorme tsunami. Quattro impianti vicini hanno perso il raffreddamento e il calore di decadimento ha sciolto le anime. Le radiazioni sono state emesse e il pubblico evacuato. Questi tre incidenti sono molto spaventosi e impediscono a molte persone di sentirsi a proprio agio con l'energia nucleare.

fukushima Energia Nucleare: definizione, vantaggi e pericoli Energia Nucleare

Costo

Le centrali nucleari sono più grandi e complesse di altre. Molti sistemi di sicurezza ridondanti sono costruiti per mantenere l'impianto in condizioni di sicurezza. Questa complessità fa sì che il costo iniziale di una centrale nucleare sia molto più elevato rispetto a quello di una centrale a carbone comparabile. Una volta costruito l' impianto, i costi del combustibile sono molto inferiori a quelli dei combustibili fossili. In generale, più vecchio diventa una centrale nucleare, più soldi fanno i suoi operatori. Il costo elevato del capitale impedisce a molti investitori di acconsentire al finanziamento delle centrali nucleari.

 

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