L`ENERGIA NUCLEARE L`energia nucleare…
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L`ENERGIA NUCLEARE L`energia nucleare…
L’ENERGIA NUCLEARE L’energia nucleare… • • • • Fissione e fusione nucleare Neutroni e uranio Reattore nucleare Centrali nucleari • • • • • diabolica? utile alla società? catastrofica? conveniente? diffusa in Italia, in Europa, nel mondo? è… Insomma: l’energia nucleare è “buona” o “cattiva” ? Risponde (o non risponde?…) Paolo Montagna Ricercatore in Fisica Nucleare all’Università di Pavia Docente di Fisica Medica e Radioattività nei corsi di laurea delle Professioni Sanitarie Tecniche P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.1 L’ENERGIA NUCLEARE L’energia nucleare… • • • • Fissione e fusione nucleare Neutroni e uranio Reattore nucleare Centrali nucleari • • • • • diabolica? utile alla società? catastrofica? conveniente? diffusa in Italia, in Europa, nel mondo? è… P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.2 Fissione e fusione P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.3 Fissione nucleare I nuclei pesanti (Z>92), se bombardati ad es. con neutroni, tendono a decadere spezzandosi in due nuclei di massa circa metà di quella di partenza, emettendo inoltre altri neutroni, che possono provocare una reazione a catena. Nella fissione viene emessa energia: circa 200 MeV (contro i 20 eV delle reazioni chimiche) n+ 235 92 U → 236 * 92 U → → P.Montagna 19/03/10 144 56 Ba 140 54 Xe + + 89 36 Kr + 3n 94 38 Sr + 2n 1g di fissione Æ 30000 kWh di energia = consumo familiare di 5 anni!!! Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.4 Fusione nucleare I nuclei leggeri (Z<15), in condizioni particolari (es. altissime temperature) in cui riescono ad avvicinarsi l’un l’altro a piccolissime distanze, possono fondersi a due a due in nuclei più pesanti. Nella fusione viene emessa energia: alcuni MeV (contro i 20 eV delle reazioni chimiche) Nel Sole, a ogni secondo, 564500 kg di idrogeno si convertono in 560000 kg di elio; i restanti 4500 kg diventano energia che viene irraggiata nello spazio. P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.5 L’ENERGIA NUCLEARE L’energia nucleare… • • • • Fissione e fusione nucleare Neutroni e uranio Reattore nucleare Centrali nucleari • • • • • diabolica? utile alla società? catastrofica? conveniente? diffusa in Italia, in Europa, nel mondo? è… P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.6 Verso l’energia nucleare: le tappe Dai fenomeni naturali... 1895: 1896: 1898: 1899: Roentgen Æ raggi X Becquerel Æ radioattività naturale Curie Æ elementi radioattivi Rutherford Æ radiazioni α, β, γ 1905: Einstein Æ E=mc2 ...ai fenomeni artificiali 1919: 1932: 1934: 1934: 1938: 1942: P.Montagna 19/03/10 Rutherford Æ reazioni nucleari Chadwick Æ neutrone Curie Æ produzione di radioisotopi Fermi Æ neutroni lenti su uranio Hahn-Strassmann Æ fissione Fermi Æ reattore nucleare Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.7 I neutroni lenti e l’uranio 1932: scoperta del neutrone Il neutrone è neutro, e quindi non è soggetto a repulsione elettrica. Ha quindi un’elevata capacità di penetrazione nel nucleo. Bombardando nuclei di uranio con neutroni si ottengono moltissime sostanze radioattive. Se i neutroni passano attraverso sostanze particolari (moderatori: es. acqua o paraffina) che diminuiscono la loro velocità, l’effetto radioattivo aumenta molto. Inoltre vengono emessi altri neutroni che possono essere utilizzati a loro volta per continuare il processo a catena. P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.8 Reazioni a catena La fissione può avvenire con reazioni a catena. Se controllata, è una enorme sorgente di energia! Se incontrollata, ha effetti devastanti! P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.9 L’ENERGIA NUCLEARE L’energia nucleare… • • • • Fissione e fusione nucleare Neutroni e uranio Reattore nucleare Centrali nucleari • • • • • diabolica? utile alla società? catastrofica? conveniente? diffusa in Italia, in Europa, nel mondo? è… P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.10 Il reattore nucleare • contenitore (grafite) Pila di Fermi, • nocciolo: Chicago 1942 combustibile (miscela isotopi di uranio) moderatore (acqua) assorbitore (barre di controllo: boro e cadmio) Sollevando o abbassando le barre di controllo, è possibile innescare o bloccare la reazione a catena. P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.11 Stato critico Condizione di criticità: n.di neutroni prodotti = n.di neutroni utilizzati per alimentare la reazione P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.12 L’ENERGIA NUCLEARE L’energia nucleare… • • • • Fissione e fusione nucleare Neutroni e uranio Reattore nucleare Centrali nucleari • • • • • diabolica? utile alla società? catastrofica? conveniente? diffusa in Italia, in Europa, nel mondo? è… P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.13 Centrali nucleari Reattore protetto da una campana di rivestimento + sistema di raffreddamento in cui circola acqua. L’acqua trasformata in vapore mette in azione una turbina collegata con un alternatore che produce energia elettrica. Il vapore uscito dalla turbina passa in un condensatore dove viene raffreddato e trasformato in acqua. Quest'acqua viene di solito inviata al reattore per essere riutilizzata. P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.14 Centrali nucleari P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.15 Centrali nucleari Per qualsiasi tipo di centrale: • Il carburante (uranio, metano, carbone,…) “brucia” e produce calore • Un fluido di drenaggio asporta il calore prodotto e produce vapore • Il vapore alimenta le turbine • Il vapore va quindi raffreddato Solo l’energia iniziale è di origine nucleare! P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.16 L’ENERGIA NUCLEARE L’energia nucleare… • • • • Fissione e fusione nucleare Neutroni e uranio Reattore nucleare Centrali nucleari • • • • • diabolica? utile alla società? catastrofica? conveniente? diffusa in Italia, in Europa, nel mondo? è… P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.17 Verso la bomba Il processo di fissione realizzato da Fermi in Italia nel 1934 viene capito solo nel 1939 da Hahn e Strassmann in Germania. Negli Stati Uniti, dove Fermi e molti altri sono emigrati dopo le leggi razziali del 1938, si teme che la Germania produca la bomba atomica. I fisici europei emigrati negli Stati Uniti, con l’appoggio determinante di Einstein, convincono il presidente Roosevelt della necessità di iniziare le ricerche per costruire la bomba prima della Germania. "Se avessi saputo che i tedeschi non sarebbero riusciti a costruire la bomba atomica, non avrei mai alzato un dito.“ Albert Einstein P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.18 Los Alamos Dicembre 1941: gli USA entrano in guerra Estate 1942: Roosevelt crea il Progetto Manhattan per le ricerche sulla bomba atomica Dicembre 1942: Fermi realizza il reattore nucleare (pila di Fermi) Marzo 1943: inizia in gran segreto la costruzione della cittadella di Los Alamos (direttore Oppenheimer) Novembre 1944: si capisce che la Germania non riuscirà ad arrivare alla bomba. Inizia il dubbio degli scienziati: non ci sono più motivi per la bomba. Primavera 1945: alcuni scienziati scrivono a Roosevelt: fermiamoci! Aprile 1945: muore Roosevelt. P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.19 Via alla bomba! Aprile 1945: Truman nuovo Presidente USA. Finisce la guerra in Europa. Il Giappone non si arrende. Giugno 1945: un gruppo di fisici (Oppenheimer, Fermi e altri) chiede di lanciare subito la bomba sul Giappone; un altro gruppo di fisici (Slizard e altri) chiede di usare la bomba solo nel deserto, a scopo dimostrativo. Truman decide per il lancio sul Giappone. Luglio 1945: pronti 2 tipi di bombe, a uranio 235 e plutonio 239. Lancio dimostrativo nel Nuovo Nessico: potenza: 20000 tonnellate di tritolo. Ultimatum al Giappone: respinto. 6 agosto 1945: Hiroshima 9 agosto 1945: Nagasaki P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.20 La bomba atomica Principio contrario a quello del reattore: fissione totalmente incontrollata. Tempi accelerati: uso di neutroni veloci Æ eliminato il moderatore Si ha fissione quando l’uranio supera una certa massa critica Æ per “programmare” l’esplosione, il combustibile viene suddiviso in più parti, e la reazione viene innescata mediante un normale esplosivo, posto sulla testata, che fa “scontrare” le diverse parti di uranio. In base ai danni che si vogliono procurare, l’esplosione viene fatta avvenire a una certa quota, determinata da un altimetro. P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.21 Hiroshima e Nagasaki Hiroshima uranio 235 98% distruzione 70000 morti Nagasaki plutonio 239 47% distruzione 75000 morti La scienza in crisi Prima bomba: necessaria? Æ sgomento... Seconda bomba: inutile! Æ rabbia!... P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.22 L’ENERGIA NUCLEARE L’energia nucleare… • • • • Fissione e fusione nucleare Neutroni e uranio Reattore nucleare Centrali nucleari • • • • • diabolica? utile alla società? catastrofica? conveniente? diffusa in Italia, in Europa, nel mondo? è… P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.23 L’energia nucleare è anche utile… Tantissime applicazioni dell’energia nucleare in senso pacifico e “utile alla società”, in particolare in ambito medico (diagnostico/terapeutico) P.Montagna 19/03/10 Tra i tanti possibili, alcuni esempi “pavesi”: -Sminamento umanitario (INFN) -Ispezione carghi – ricerca sostanze illecite (INFN) - Esame sofisticazione sostanze (LENA) - Terapia tumorale BNCT (LENA) - Produzione di radiofarmaci per la PET (LENA-ciclotrone) - Adroterapia (CNAO) Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.24 INFN – Progetto Explodet P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.25 Lo sminamento umanitario L’energia nucleare, così devastante in guerra, può essere una preziosa alleata in tempo di pace. Un esempio: le MINE ANTIUOMO. Ogni anno: 20000 vittime per “vecchie” mine antiuomo (20% bambini). Sminamento troppo costoso: ispezione del terreno con sensori di anomalia Æ allarme Æ estrazione e neutralizzazione esplosivo tempo: > 30 minuti costo: 300-1000 $ falsi allarmi: 99 % Tutti gli esplosivi contengono azoto in gran quantità (20-30%, contro il <2 % normale) Æ I terreni minati sono ricchissimi di azoto P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.26 Il nucleare contro le mine antiuomo INFN Pavia, Padova, Bari, 1999-2002 Bombardando con neutroni il terreno, si può rivelare una anomala quantità di azoto. Reazione di cattura neutronica: 14N + n Æ 15N + γ (Eγ=10.8 MeV) Metodo proposto: • tubo portatile (dimensioni • • • • 50 cm) azionato da robot neutroni da fissione spontanea di 252Cf rivelazione dell’energia mediante scintillatori analisi automatica (computer) durante le successive ispezioni intervento umano solo dopo la conferma P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.27 INFN – Progetto Euritrack Progetto europeo EURITRACK (EURopean Illicit TRAfficking Countermeasures Kit, 2004-07): Tecnologia innovativa per l’ispezione dei container carichi nei porti marittimi, per aumentare la sicurezza senza diminuire il flusso della merce in transito. Ispezione dei carghi tramite bombardamento con neutroni veloci: possibilità di analizzare materiali di notevole spessore, misurandone la composizione chimica per poter distinguere droghe o materiali esplosivi nascosti all'interno del container. P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.28 Ispezione di container con neutroni "Tagged Neutron Inspection System“ (TNIS). Il volume sospetto del container, precedentemente individuato da una radiografia a raggi X, viene investito da una sorgente di neutroni da 14 MeV, prodotti dalla reazione deuterio-trizio, che produce anche una particella alfa in direzione opposta al neutrone. La rivelazione contemporanea dell’energia dei raggi gamma secondari emessi dai nuclei bersaglio (a energie caratteristiche), e della direzione e del tempo di emissione delle particelle alfa, permette una dettagliata analisi chimica delle sostanze colpite, e quindi l’individuazione di particolari sostanze pericolose o nocive in base alla loro composizione chimica. P.Montagna 19/03/10 d+tÆn+α Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.29 L’ENERGIA NUCLEARE L’energia nucleare… • • • • Fissione e fusione nucleare Neutroni e uranio Reattore nucleare Centrali nucleari • • • • • diabolica? utile alla società? catastrofica? conveniente? diffusa in Italia, in Europa, nel mondo? è… P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.30 Il disastro di Chernobyl Chernobyl, Ucraina, 26 aprile 1986 Per un test:interruzione del vapore + disattivazione sistemi di sicurezza reazione a catena incontrollata Æ energia 100 volte superiore aumento di temperatura Æ fusione del reattore aumento di pressione Æ esplosione del “tetto” incendio della grafite per 10 giorni Nube radioattiva in tutta Europa: 131I Æ T1/2 ≈ 8 giorni 137Cs Æ T1/2 ≈ 30 anni P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.31 Chernobyl prima e dopo P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.32 Chernobyl: l’ambiente Radioattività immessa nell’ambiente • Attività totale: 1.2·1010 Bq (400 volte più di Hiroshima) • • • • Rilascio soprattutto nei primi 10 giorni Circa 100 elementi radioattivi, molti a breve vita media Pericolosità maggiore da iodio 131 e cesio 137 Rivelata in basse dosi in tutto l’emisfero nord terrestre Per il contributo su Chernobyl grazie a Saverio Altieri Andrea Negri Impatto sociale nella zona di Chernobyl • 200000 persone impiegate inizialmente • • • • nel contenimento dell’incidente 600000 persone impiegate successivamente nella decontaminazione 116000 persone subito evacuate in un raggio di 30 km 210000 persone evacuate successivamente da Russia, Bielorussia, Ucraina delimitata zona proibita di 4300 km2 P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.33 Chernobyl: i lavoratori Quel giorno: i tecnici e i pompieri 2 morti nell'esplosione 134 colpiti da "Sindrome Acuta da Radiazioni" (SAR) - 28 morti nei primi tre mesi - almeno altri 14 morti nei dieci anni successivi Medaglia-distintivo distribuita ai liquidatori: rappresenta una goccia di sangue con le tracce delle radiazioni α, β ,γ Nei giorni successivi: i “liquidatori” 200000 persone coinvolte nella decontaminazione iniziale - dosi medie al corpo intero: 100 mSv (5 volte il limite massimo per i lavoratori professionalmente esposti) - 20000 liquidatori con dosi di 250 mSv - centinaia con dosi di 500 mSv - alcune decine con dosi di 1 Sv, potenzialmente letali P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.34 Chernobyl: la popolazione 116000 abitanti della “zona proibita”: - 5% con dosi > 100 mSv - 10% con dosi > 50 mSv Tumori alla tiroide (curabili) 400000 persone vivono in zone - Nessun aumento tra i bambini nati dopo il 1986 - Previsto aumento agli adulti (stima: qualche migliaio di casi) con attività iniziale >550000 Bq/m2 soggette a misure di decontaminazione e restrizioni su cibi prodotti localmente - Netto aumento ai bambini (1995: 800 casi a bambini <15 anni) In Bielorussia (70% di rilascio) 2200000 persone vivono in zone con attività iniziale >37000 Bq/m2 senza necessità di misure protettive Altri tumori e sintomi Fuori dall’ex URSS, non si sono riscontrate dosi superiori a 0.8 mSv (1/3 del fondo naturale) - Nessun aumento di tumori e leucemie (ma tempo ancora troppo breve) - Aumento di tumori maligni ai liquidatori (conclusioni non chiare) - Vari sintomi psicologici (ma non attribuibili Quanti morti in totale? direttamente 28+2 subito, 14 successivamente all’esposizione a Stima realistica effetti nel tempo: 4000 radiazioni) (non certo 300000!) P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.35 L’ENERGIA NUCLEARE L’energia nucleare… • • • • Fissione e fusione nucleare Neutroni e uranio Reattore nucleare Centrali nucleari • • • • • diabolica? utile alla società? catastrofica? conveniente? diffusa in Italia, in Europa, nel mondo? è… P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.36 L’energia utilizzabile Dall’energia nucleare si ottiene solo energia elettrica! P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.37 L’energia nucleare è “buona” o “cattiva”? Come ogni cosa, ha vantaggi e svantaggi Fissione: + - facile innesco e controllo costo e produzione combustibile forte inquinamento radioattivo pericolo di catastrofe Fusione: + disponibilità illimitata combustibile nessun inquinamento difficile innesco (altissime temperature) - P.Montagna 19/03/10 Æ fusione fredda?... Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.38 Energie a confronto Per il contributo sulle fonti di energia grazie a Massimo Marinucci P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.39 Perché usare l’energia nucleare L’energia prodotta per unità di materiale consumato è la maggiore ottenibile 235U produce 3.700.000 volte più energia della stessa quantità di carbone Una centrale da 1000 MW può essere alimentata da 2 tonnellate di 235U (7 camion) ogni anno e mezzo 100 tonnellate di carbone (1 treno) ogni … giorno! + 350.000 tonnellate di cenere + 4.000.000 di tonnellate di CO2 immessi nell’atmosfera Il costo di produzione è competitivo con quello del carbone L’uranio è abbastanza abbondante USA, Sud Africa, Australia, Canada, Nigeria: riserve tra 270 e 2400 migliaia di tonnellate La quantità di scorie prodotte è minore (ma sono le più pericolose!) Per il contributo sull’energia nucleare grazie a Andrea Negri P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.40 L’uranio arricchito L’uranio naturale è un metallo relativamente comune che si trova nei minerali e nell’acqua del mare. E’ costituito da: 99.3% 238U + 0.7% 235U. L’unico isotopo naturale fissile è il 235U, troppo scarso per generare una reazione a catena. Va pertanto arricchito: 3-5 % per i reattori 90 % per la bomba atomica. Arricchimento dell’uranio (difficile e costoso!) Impossibile per via chimica (due isotopi dello stesso elemento) Reazione uranio-fluoro: si ottiene esafluoruro di uranio (UF6), gassoso sopra i 56.4 °C, dal quale si può ottenere l’arricchimento o per diffusione gassosa o per centrifugazione. Dopo l'arricchimento, l'esafluoruro è decomposto, riottenendo uranio metallico e fluoro gassoso, dopodiché è ossidato a formare diossido di uranio UO2. (Contemporaneamente, si produce così uranio impoverito). Problema politico: chi ha impianti per arricchire l’uranio può anche costruire ordigni nucleari! P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.41 Quanta energia nucleare si produce? Quanto uranio è necessario per produrre una potenza di 1 GW? 1 fissione di 235U produce energia di circa 200 MeV = 200·1.6·106·10-19 J = 3.2·10-11 J Quindi per ottenere 1 GW = 109 J/s = N·(3.2·10-11 J) occorrono N = 109/3.2·10-11 = 3·1019 fissioni/s Poiché in 1 g di 235U sono contenuti circa (6·1023)/235 = 3·1021 atomi, si può stimare che per ottenere 1 GW di potenza occorrono 0.01 g di 235U Un reattore da 1 GW in 1 giorno (86400 s) richiede quindi 860 g di 235U, cioè, tenendo conto che il 235U è circa il 3-5% del totale, 860/0.04 = circa 20 kg di uranio al giorno P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.42 Combustibili e scorie a confronto La medesima potenza di un Gigawatt viene prodotta bruciando in un giorno circa 1 kg di 235U (20 kg di uranio), 2 tonn di petrolio, 3000 tonn di carbone Un reattore nucleare movimenta quindi quantità di combustibile enormemente minori e produce una massa di scorie (gas, polveri, residui di produzione) proporzionalmente più bassa. In tabella sono riportate in tonnellate/anno, per vari tipi di impianto, emissioni e rilasci per una potenza di 1000 MWe (megawatt-elettrici) P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.43 La gestione delle scorie radioattive Ogni due anni circa i reattori vengono fermati e il 25/30% delle barre di combustibile bruciato viene rimosso e collocato in piscine di decadimento adiacenti al reattore finché la maggior parte della radioattività a vita media breve è svanita. Ciò che resta costituisce le cosiddette scorie radioattive: di esse • il 95% sono materiali a bassa attività (soprattutto 238U) • il 5% sono materiali ad alta attività: frammenti di fissione, nuclei radioattivi leggeri, nuclei più pesanti dell’uranio (es. plutonio 239Pu) e i cosidetti attinidi minori, a vita media lunghissima. Principio di smaltimento: i rifiuti radioattivi sono depositati in un sito e in un modo tali che le sostanze pericolose in essi contenute non possano venire a contatto con la biosfera, isolandole quindi dall’acqua e dai fenomeni sismici. Se l’intera massa dei rifiuti radioattivi, (circa 20 tonnellate all’anno per un reattore da 1000 MWe) viene così depositata, la presenza degli attinidi richiederà che il sito mantenga le sue caratteristiche stabili per migliaia di anni! Si sta perciò affermando in tutto il mondo il ritrattamento del materiale scaricato dai reattori: uranio e plutonio sono riutilizzati per fabbricare combustibile fresco, mentre con nuove tecniche si sta avviando la trasmutazione attraverso fissione con neutroni veloci dei radioisotopi a lunga vita per trasformarle in sostanze a vita media più breve di piu agevole conservazione. P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.44 Il problema delle scorie radioattive P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.45 Verso la quarta generazione Dopo Chernobyl, progettati reattori di terza generazione, già innovativi: - Sistemi di sicurezza completamente passivi (refrigerazione per convezione naturale, moto di fluidi per gravità, resistenza materiali ad alta temperatura) - Standardizzazione spinta per la riduzione dei costi, operatività per lungo periodo, assorbitori bruciabili, elevato n. di atomi che fissionano per unità di combustibile). Ora individuati 6 tipi di reattori di quarta generazione, da realizzare entro il 2030 P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.46 L’ENERGIA NUCLEARE L’energia nucleare… • • • • Fissione e fusione nucleare Neutroni e uranio Reattore nucleare Centrali nucleari • • • • • diabolica? utile alla società? catastrofica? conveniente? diffusa in Italia, in Europa, nel mondo? è… P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.47 Il nucleare in Italia: in teoria… Reattore Triga Mark II LENA, Univ.Pavia P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.48 Il nucleare in Italia: … e in pratica! Dopo il disastro di Chernobyl, in Italia si diffonde tra l’opinione pubblica un sentimento di ostilità e di rifiuto nei confronti dell’energia nucleare: i risultati di tre referendum popolari (1987), pur riferendosi ad aspetti puramente tecnici del nucleare, sono interpretati dalla grande maggioranza delle forze politiche e dai cittadini come un netto rifiuto della politica energetica nucleare. Referendum 8 novembre 1987 Votanti: 65.1 % NO (80.6%) alla costruzione di nuove centrali nucleari in Italia NO (71.9%) alla partecipazione dell'Enel a impianti nucleari all'estero NO (79.7%) ai contributi per incentivare le centrali nucleari In Italia non esistono più centrali nucleari: le 4 esistenti, a Caorso (PC), Trino (VC), Latina, Garigliano (CE), sono state chiuse (non smantellate!), e nessun’altra verrà più costruita. Ma l’Italia deve importare una enorme quantità di energia dai Paesi vicini (es.Francia). E se avvenisse un incidente ai nostri confini... P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.49 Il nucleare ai nostri confini Dal 1987 l'Italia ha chiuso col nucleare, ma 13 centrali straniere sono a un passo da noi. L'Anpa (Agenzia nazionale per la protezione ambientale) le considera, dal punto di vista delle conseguenze di un eventuale incidente sulla popolazione e sull’ambiente, come se fossero praticamente nel territorio italiano. 13 centrali a meno di 200 km dai nostri confini: Francia: Phenix, Tricast, Cruas, St-Alban, Bugey, Fessenheim Svizzera: Muenleberg, Goesgen, Beznau, Leibstadt Germania: Grundemmingen, Isar Slovenia: Krsko Mappa delle fonti di un possibile inquinamento nucleare per l’Italia Sono evidenziati in rosso i centri di rilevamento di radiazioni che dovrebbero dare tempestivamente l’allarme in caso di incidente nucleare. P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.50 Il nucleare in Europa P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.51 Il nucleare in Europa P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.52 Il nucleare nel mondo Í 441 impianti nucleari operativi con una capacità totale di 368 GW Í circa 30 impianti nucleari in costruzione Situazione Dicembre 2005 P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.53 Nucleare, luoghi comuni e realtà Si sente dire… “Il disastro di Chernobyl ha prodotto un ripensamento generale sull’energia nucleare, che a livello mondiale è ormai in via di abbandono …” Ma in realtà… Potenza nucleare in funzione nel mondo (dic.1985): 250 MWe (megawatt elett.) Potenza nucleare in funzione nel mondo (dic.2005): 368 MWe (+47 %) Reattori attivi (dic.2005): 441 Reattori in costruzione/progetto: 39 Energia complessiva prodotta: circa 2600 GWh (= circa 1016 J) Si sente dire… “Il nucleare ha un ruolo marginale: è solo il 7% dell’energia prodotta nel mondo…” Ma in realtà… Il nucleare non serve a produrre energia, ma energia elettrica. Il suo contributo va quindi confrontato con la produzione di energia elettrica. L’energia nucleare contribuisce alla produzione elettrica (dati ONU 2002): per il 35 % in Europa, per il 25 % nei paesi dell’OCSE, per il 17 % nel mondo Oggi l’energia nucleare è la prima fonte di produzione elettrica in Europa (davanti al carbone). P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.54 Rinunciare all’energia nucleare? La verità è che non vi abbiamo mai rinunciato... L'energia elettronucleare soddisfa il 17% del fabbisogno elettrico mondiale e il 35% di quello europeo. Dal 1995 in poi, anche l'Italia ha importato elettricità nucleare dall’estero per quote variabili fra il 14 e il 18%. Con la decisione di fermare le nostre centrali non abbiamo rinunciato all'energia nucleare: l'abbiamo resa una nuova fonte d'importazione. Nel frattempo il nostro sistema energetico continua a dipendere …e voi, che cosa ne pensate? per oltre l'80% dall'estero. P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.55 Una lettura consigliata Recensione da: Le Scienze, dicembre 2007, n. 472 Giancarlo Nebbia Nucleare: il frutto proibito Bompiani, Milano, 2007 - pp. 250 - euro 12,00 Se, come sembra, qui da noi riprenderà il dibattito sull'impiego dell'energia nucleare, segnatevi questo libro. Sarà molto utile per evitare le insidie della disinformazione, da qualunque parte esse provengano (il partito dei pro e il partito dei contro). E' bene chiarire subito che Giancarlo Nebbia è un fisico nucleare, e tra le altre cose è primo ricercatore dell'Istituto di Fisica Nucleare e consulente per l'Agenzia internazionale per l'energia atomica nel campo delle tecnologie nucleari applicate alla sicurezza. Dunque la visione dell'autore sull'impiego dell'energia atomica è chiara: si può fare. Ma l'impostazione del libro non vuole argomentare il si di Nebbia all'atomo, almeno non in modo diretto e militante tipico di altri scritti su questo tema. L'autore, piuttosto spiega perché è sbagliato considerare la fisica nucleare come uno dei grandi mali procurati dalla scienza moderna. E l'argomentazione è ricca di numeri e statistiche su cui ragionare, di fatti travisati o mistificati da chiarire ( per esempio l'impatto del disastro di Chernobyl e quello di Bhopal), di applicazioni che sul nucleare si basano e troppo spesso non viene ricordato, o meglio, spiegato (per esempio le applicazioni nella medicina e nell'arte). Nebbia non sfugge al lato oscuro del nucleare (in primo luogo gli armamenti e il rischio di prolificazione globale) che però non può essere l'unica visione di un sapere che ha dato e molto sta dando ancora oggi all'umanità. Giovanni Spataro P.Montagna 19/03/10 Energia nucleare - Liceo "Omodeo" Mortara pag.56