EN. NUCLEARE

APPUNTI DI TECNOLOGIA
ENERGIA NUCLEARE
Fissione nucleare
Fusione nucleare
Centrali nucleari
Vantaggi - Svantaggi
Produzione
01
EN. NUCLEARE: MAPPA CONCETTUALE
01b
EN. NUCLEARE: FISSIONE NUCLEARE
La fissione o scissione nucleare consiste
nella divisione di un atomo pesante in atomi
più leggeri. Nello specifico un atomo di Uranio
(U235) viene bombardato da un neutrone
dividendosi in due atomi leggeri, bario (Ba137)
e cripto (Kr84) come scorie radioattive,
rilasciando due o tre neutroni (che
innescheranno la reazione a catena) e
generando energia nucleare sotto forma di
calore, secondo la formula di Albert Einstein E
= mc2 dove
E: energia nucleare prodotta dalla fissione
nucleare (calore);
m: differenza di massa tra U235 e la somma di
Ba137 e Kr84 e n.2 neutroni;
235 - (137+84+2) = 12 (differenza di massa);
c2: velocità della luce al quadrato, 300.000
Km/sec (costante).
Un grammo di U235
sprigiona un'energia
equivalente a quella
che si ottiene
bruciando 20 quintali
di petrolio!
02
EN. NUCLEARE: FUSIONE NUCLEARE
La fusione nucleare consiste
nell'unione di due atomi leggeri
(isotopi* dell'idrogeno H) per
formare un atomo pesante. Nello
specifico gli atomi di deuterio (D
o H2) e trizio (T o H3) si
uniscono grazie a temperature
elevate (come nel sole, milioni di
gradi) formando un atomo
pesante
l'elio
(He4),
un
neutrone ed energia nucleare
L' H è l'elemento più diffuso in natura
sotto forma di calore, secondo la formula di Albert Einstein E = mc2 dove
E: energia nucleare prodotta dalla fusione nucleare (calore);
m: differenza di massa tra la somma del Deuterio e Trizio e la somma
dell'Elio e n.1 neutroni;
c2: velocità della luce al quadrato, 300.000 Km/sec. (costante)
L'energia prodotta dalla fusione nucleare è 10 volte superiore a quella
prodotta dalla fissione nucleare!
03
EN. NUCLEARE: CENTRALI NUCLEARI A FISSIONE
Una centrale nucleare tradizionale funziona con il processo di fissione
nucleare. Il suo funzionamento può essere schematizzato nel seguente
modo.
04
EN. NUCLEARE: CENTRALI NUCLEARI A FISSIONE
Nelle centrali nucleari il combustibile
impiegato è l'U235 che si presenta come
delle piccole pastiglie tipo pellets. Viene
definito per convenzione "combustibile"
per l'alto calore che si genera dalla fissione
nucleare, ma non avviene nessuna
combustione.
Nel nocciolo, riempito di acqua, vengono
inserite le pastiglie di uranio e qui avviene la
fissione nucleare (reazione a catena). Per
controllare la reazione di fissione (evitare la
produzione di temperature troppo elevate
che potrebbero far esplodere la centrale o
fondere il nocciolo) vengono usate delle
barre di controllo in cadmio
che catturano i neutroni sprigionati dalla reazione. Il calore prodotto
riscalda l'acqua del nocciolo generando vapore che viene inviato,
attraverso delle condotte, alle turbine e successivamente al condensatore;
l'alternatore poi produce l'energia elettrica.
05
EN. NUCLEARE: CENTRALI NUCLEARI A FISSIONE
Dalla fissione nucleare si generano delle scorie
radioattive che rimangono pericolose per l'uomo per
circa 250.000 anni, il Cripto (gassoso) ed il Bario
(solido). Particolare attenzione viene quindi riposta nel
loro stoccaggio e smaltimento. I siti più idonei sarebbero
delle cavità nel sottosuolo in zone geologicamente
stabili. La tecnologia attualmente a disposizione ne
permette l'isolamento in appositi contenitori sigillati e
chiusi in camere di contenimento, realizzate
principalmente in cemento, a 500-1.000 m di profondità.
I principali centri di stoccaggio europei sono:
o Le Hague (Francia), Sellafield (Gran Bretagna)
o Oskarshamn (Svezia) Olkiluoto (Finlandia)
In tutto il mondo è stato però identificato soltanto un sito "sicuro" per
ospitare in profondità le scorie (deposito geologico) per migliaia di anni. Si
trova in una zona desertica nel New Mexico (Usa),
06
EN. NUCLEARE: CENTRALI NUCLEARI A FUSIONE
La difficoltà nel generare energia
nucleare dalla fusione nucleare deriva
dal fatto che per far avvenire la
fusione tra il Deuterio ed il Trizio sono
necessarie temperature elevate come
sul sole (milioni di gradi).
In via sperimentale è stato realizzato
un reattore, il Tokamak, nel quale
avviene la fusione nucleare.
Le alte temperature generate ed in
parte utili per proseguire la fusione
vengono confinate in un campo
magnetico.
Parte del calore prodotto dalla
reazione, viene invece ceduto a uno
scambiatore (come avviene nelle centrali nucleari convenzionali) dove si
produce il vapore che viene inviato, attraverso delle condotte, alle turbine
e successivamente al condensatore; l'alternatore poi produce l'energia
elettrica che viene immessa in rete.
07
EN. NUCLEARE: VANTAGGI - SVANTAGGI
VANTAGGI
SVANTAGGI
Riduzione costo energia elettrica
Fonte esauribile (uranio)
Non inquina
(no emissioni CO2)
Produzione e smaltimento di scorie
radioattive
Ottima produzione di energia
elettrica
Costi realizzazione centrali elevati e
tempi molto lunghi (20 anni)
Le trasformazioni energetiche che si verificano in una centrale nucleare a
fissione possono essere così sintetizzate:
EN. NUCLEARE
(uranio)
EN. TERMICA
(calore)
EN. CINETICA
(vapore)
EN. ELETTRICA
(alternatore)
EN. MECCANICA
(turbina a vapore)
08
EN. NUCLEARE: PRODUZIONE
Secondo i dati del 2008 le
centrali nucleari hanno
fornito circa il 13%
dell'energia elettrica
mondiale (25% in
Europa). Nel mondo sono
attive 439 centrali nucleari
e lo stato con la maggior
produzione di energia
elettrica con il nucleare è
la Francia con il 75%.
09
EN. NUCLEARE: LINK VIDEO
●Superquark: https://youtu.be/dvWmx7o4WLY
●
https://youtu.be/tikiih1ag2M
●Energia nucleare in 14 minuti
●
https://youtu.be/bA9r1UWwQlU
●Fissione: https://youtu.be/YvbR-tJ47xs
●Funzionamento centrale nucleare:
https://youtu.be/7Qu4wYYbVrg
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NUCLEARI AL TORIO CON VANTAGGI E
SVANTAGGI