L'energia Nucleare
Fissione, fusione e confinamento
L'energia è alla base di ogni processo produttivo, basta guardarsi intorno e ci si può accorgere che niente si può fare senza l'uso di una delle diverse forme di energia: elettrica, magnetica, luminosa etc etc...
Le fonti energetiche più importanti sono i combustibili fossili, quindi carbone, petrolio, gas metano e l'energia nucleare.
L'approviggionamento è uno dei maggiori problemi dell'umanità in questo momento storico e l'impiego di un'energia piuttosto che un'altra, dipende dalle politiche energetiche di ciascuno stato.
Albert Einstein, all'inizio del XX secolo, enunciava il rivoluzionario principio dell'equivalenza tra massa ed energia, secondo l'equazione:
E = m * c²
dove:
E = Energia
m = Massa del corpo
c = Velocità della luce
Secondo questa teoria, che è alla base della disintegrazione dell'atomo, la materia è energia in forma estremamente concentrata.
La nuova fonte, detta energia nucleare, a confronto con quelle tradizionali, si presentava "smisurata" nella sua entità e seriamente problematica per quanto riguarda sicurezza e rischi delle sue applicazioni tecniche, ma nonostante ciò continuano a proliferare le centrali elettronucleari nei paesi più industrializzati.
Attualmente nel mondo sono in funzione quasi 500 centrali nucleari, con un altra dozzina in costruzione, nonostante tutti sappiamo bene quali rischi comportano sia dal punto di vista della sicurezza e sia dal punto di vista dello stoccaggio delle scorte.
Non potendo fare a meno di questa energia, tutte le tecnologie sono orientate verso la "sicurezza intrinseca", che consiste nell'installazione di sistemi sofisticati che in caso di avarie, provvedano allo spegnimento dei reattori senza l'intervento umano.
Tuttavia le strade per ottenere "energia dalla materia" sono 2:
La fissione nucleare
La fusione nucleare
1) La fissione (dal latino findo = scindo), avviene nel seguente modo:
un nucleo di materiale radioattivo, "bombardato" da un neutrone, si scinde in due nuclei più piccoli, liberando energia e neutroni che a loro volta collidono con altri nuclei innescando una reazione a catena.
Dalla reazione si genera una grande quantità di energia termica e forti dosi di radiazioni nucleari. E' stato valutato che 1 grammo di "uranio 235" può trasformarsi in un'energia di 20.000 kWh.
2) La fusione nucleare, invece, è una reazione simile a quella che avviene nel sole.
Consiste nel far fondere insieme nuclei di materiali non riadioattivi, di solito nuclei leggeri di deuterio e di trizio, due isotopi dell'idrogeno.
Nella fusione nucleare, si libera un'enorme quantità di energia termica, un nucleo di elio e un neutrone con minima emissione di radiazioni nocive. Questa rappresenta una peculiarità della fusione nucleare.
Questo procedimento potrebbe assicurare una quantità di energia sufficiente per tutta l'umanità a costi convenienti e sopratutto senza rischi rilevanti di inquinamento per l'ambiente, ma presenta notevoli difficoltà di realizzazione.
I sistemi in fase di studio per raggiungere la reazione di fusione nucleare sono i seguenti:
- Il confinamento magnetico - Tecnica Tokamak
che consiste nel surriscaldare nuclei di deuterio e trizio a temperature elevatissime e comprimerli con forti campi magnetici (da quì confinamento magnetico).
L'ideatore fu il russo Artsimovich nel 1958.
Il sistema si avvale di una macchina a forma toroidale cava all'interno, detta "tokamak" con questo principio di funzionamento:
il "plasma", costituito da un miscuglio di protoni, neutroni ed elettroni, viene sottoposto a fortissima pressione ed a elevatissima temperatura nella cavità toroidale.
In queste condizioni, i nuclei di deuterio e trizio si fondono assieme, producendo e liberando energia termica, neutroni ed elio. Le pareti della cavità raggiungono fino a 200 milioni di gradi, ma non vengono distrutte poichè il plasma è tenuto lontano da esse da fortissimi campi magnetici in un perfetto vuoto.
- Confinamento inerziale - Tecnica Laser
Con questa tecnica la fusione dovrebbe avvenire comprimendo ad altissima temperatura una miscela di deuterio e trizio, i cui nuclei, oltre al protone dell'idrogeno, contengono uno o 2 neutroni.
La compressione avviene focalizzando potentissimi impulsi di raggi laser della durata di 1 miliardesimo di secondo, su una microsfera di vetro contenente deuterio e trizio.
Sotto l'azione dei raggi laser, la microsfera implode innescando la reazione dalla quale si libera una grande quantità di energia termica.
Il progetto di punta della fusione nucleare europea è il laboratorio del "JET" (Joint European Torus), che ha sede a Culham, in Inghilterra. Ha iniziato a funzionare nel 1983, ma il primo significativo esperimento è stato realizzato il 9 novembre 1991.
Impiegando insieme al deuterio una piccola percentuale del plasma a 200 milioni di gradi centigradi, è stata realizzata la fusione per circa 2 secondi, producendo una punta di energia valutata in 2 megawatt.
Uno storico risultato, ma ancora lontanissimo dalla soglia dell' "ignizione", oltre la quale la reazione si autosostiene, infatti nell'esperimento per portare il plasma alla temperatura di 200 milioni di gradi, la quantità di energia richiesta è stata superiore di quella ottenuta dalla reazione.
Carlo Rubbia (premio Nobel per la fisica nel 1984):
“Non esiste un nucleare sicuro. O a bassa produzione di scorie. Esiste un calcolo delle probabilità, per cui ogni cento anni un incidente nucleare è possibile: e questo evidentemente aumenta con il numero delle centrali. Si può parlare, semmai, di un nucleare innovativo.”
Fonti di riferimento:
Bell'articolo, chiaro e completo
Il rischio per la sicurezza grande anche con i combustibili fossili https://goo.gl/Mk4Z3c
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