Energia nucleare: concetti di base
Energia nucleare, una energia molto discussa: deriva da quelle “grandi energie” presenti nell’atomo dove troviamo un nucleo circondato da elettroni. Proprio questi elettroni sono in grado di dar vita a reazioni chimiche che producono energia e, quando ne è coinvolto l’atomo, le quantità crescono di molto.
Sia la fissione sia la fusione, nucleare, sono processi che producono energia nucleare ma solo la prima è realizzabile e controllabile dall’uomo, previ accorgimenti tecnici per prevenire incidenti e gestire scorie radioattive. Invece la fusione, sempre finalizzata alla produzione di energia nucleare, al momento non è ancora realizzabile per periodi di tempo sufficienti a una produzione continua.
Energia nucleare in Italia
L’energia nucleare in Italia è stata prodotta in un periodo di tempo ormai lontano, per chi se lo ricorda erano glia anni 60, 1963, quando abbiamo iniziato, e il 1990, qui ce lo ricordiamo in molti, quando il tutto è terminato. Le quattro centrali italiane per la produzione di energia nucleare – Latina, Garignano, Enrico Fermi e Caorso – sono state chiuse, alcune per “vecchia”, altre dopo il referendum del 1987.
Nel 2005 si è tornati a discutere sulla possibilità di tornare a produrre energia nucleare ma nel 2011 con un referendum abrogativo si è chiuso il tutto. Il quesito riguardava l’abrogazione delle nuove norme che consentono la produzione nel territorio nazionale di energia nucleare elettrica, raggiunti il quorum con quasi il 55%, oltre il 94% votò per “sì” all’abrogazione.
Energia nucleare: pro e contro
A favore dell’energia nucleare c’è una parte del Paese e della comunità scientifica in particolare che ancora oggi nonostante l’esito schiacciante della consultazione popolare, sostiene che una delle risorse a minor impatto ambientale è proprio questa energia nucleare che spaventa altri.
Le motivazioni sono da ricercare nel fatto provato che non è fonte di emissioni inquinanti, l’energia nucleare, e quando la si usa riduce notevolmente lo sfruttamento delle riserve di combustibili fossili. Sempre lato pro energia nucleare il 27 luglio 2010 è nato il Forum Nucleare Italiano: si tratta di una associazione non a scopo di lucro che punta a riaprire il dibattito pubblico sullo sviluppo dell’energia nucleare in Italia. I soci fondatori sono 19, tra fondatori aziende, associazioni d’impresa, sindacati e società di consulenza, tutti interessate chi per un motivo chi per un altro, allo sviluppo dell’energia nucleare per uso pacifico.
Passiamo dall’altra parte, quella che ha spopolato nel 2011, quella del “no” alla produzione di energia nucleare sul nostro territorio. Le motivazioni in questo fronte sono molteplici e note, sicuramente quelle più efficaci e che più si imprimono nella mente e nelle coscienze della popolazione a livello mondiale sono la paura di incidenti nucleari e il problema dello smaltimento dei rifiuti radioattivi.
In particolare in Italia, contro l’energia nucleare, ci sono motivazioni specifica, legate anche alla situazione locale: ad esempio la consapevolezza che siamo a rischio sismico elevato e che molte coste sono a rischio sommersione e ciò ci rende ottima sede di centrali.
I problemi di gestione di rifiuti normali, nella penisola, non fanno poi certo ben sperare per quelli legati alla produzione di energia nucleare, dato anche che quelli delle vecchie centrali non hanno ancora collocazione definitiva. E le avances della criminalità organizzata in tal senso sono una minaccia che spaventa molti, molto. In generale gli “anti” del pianeta sono d’accordo nel ritenere l’energia nucleare pericolosa ed inefficace, oltretutto potrebbe portare allo sviluppo di tecnologie che i “cattivi” userebbero per produrre armi atomiche.
Energie nucleari: le centrali
Per ottenere energia nucleare ci sono centrale apposite che producono vapore senza utilizzare combustibili fossili. Il reattore è come una grande caldaia speciale, crea quindi vapore che aziona una turbina, a sua volta collegata ad un generatore di elettricità. Il tipo di combustibile, di refrigerante e l’architettura interna del reattore sono le variabili che definiscono i vari tipi di centrale per energia nucleare a fissione.
Il “cuore” di tutto è il “nocciolo”, è un dispositivo cilindrico formato da barre di urani, immerso in un fluido, di solito in acqua che può essere leggera o pesante. La fissione dell’uranio, che poi vedremo, riscalda l’acqua del nocciolo e, grazie ad una pompa, essa circola fino a uno scambiatore di calore. Lì il fluido si raffredda producendo vapore che, a sua volta, fa girare la turbina della centrale.
Ecco l‘energia nucleare che, così ottenuta, può muovere le eliche di grandi navi e sottomarini, In passato è stata usata per il teleriscaldamento e la propulsione aerea ma per motivi economici o di sicurezza questo utilizzo dell’energia nucleare non è proseguito, oggi si guarda a nuovi reattori per applicazioni spaziali e produzione di idrogeno.
Fissione nucleare e Fusione nucleare
Abbiamo detto che l’energia nucleare può essere prodotta sia attraverso la fissione nucleare (separazione dei nuclei di materiali radioattivi pesanti) sia attraverso la fusione (unione di nuclei di elementi leggeri) ma che solo la prima è ad oggi utilizzata dall’uomo perché “controllabile”, nei limiti, “gestibile”.
Partiamo allora con il capire cos’è questa fissione alla base della produzione di energia nucleare. E’ la rottura del nucleo in più frammenti attraverso l’azione di neutroni che vengono opportunamente rallentati su nuclei. Si usano nuclei molto pesanti, detti fissionabili. La fusione libera una grande quantità di energia e vengono emessi in contemporanea di 2-3 neutroni che a loro volta provocano nuove fissioni.
Parte così una reazione a catena che produce energia nucleare usata per ottenere elettricità. Tornando ai nuclei fissionabili, vi cito l’uranio 235, presente in giacimenti e che va estratto da sottosuolo, oppure il plutonio 239 e l’uranio 233, entrambi prodotti artificialmente dall’uomo.
Il secondo processo possibile in teoria per ottenere energia nucleare è la fusione, ed è quella tra nuclei di idrogeno, anche alla base dell’energia che vediamo nel Sole e nelle stelle data da reazioni di nuclei molto leggeri che si aggregano e si fondono. Così diventano più pesanti e cedono energia, la nostra energia nucleare.
Perchè la reazione tra questi nuclei sia possibile, è necessaria una quantità di energia cinetica in grado di vincere la barriera repulsiva dovuta alla carica elettrica dei nuclei. Per ottenerla si devono raggiungere temperature altissime.
Tra tutte, la reazione più “celebre” è la “deuterio più trizio” (temperatura di innesco dell’ordine di 100 milioni di gradi centigradi): il primo protagonista è un isotopo dell’idrogeno con il nucleo costituito da un protone e un neutrone, l’altro, il trizio, è sempre un isotopo dell’idrogeno ma costituito da un protone più due neutroni, si ottiene bombardando con neutroni il litio che rappresenta quindi la “materia prima” da cui ottenere “energia nucleare”.
Energia nucleare a scuola: tesine
Da sempre e ancora per molto, l’energia nucleare appassiona anche a scuola, che per ragioni pro, chi perché tifa per il contro, chi per altre ragioni anche legate a quel pizzico di fantascienza che il suo nome porta con sé. Proprio a scuola, agli esami, lʼenergia nucleare diventa il titolo di tesine, sia alle primarie sia alle secondarie, contestualizzata e legata all’uso di “sani” reattori o di bombe atomiche.
Vediamo qualche collegamento possibile, essendo l’energia nucleare un tema su cui esistono migliaia di riassunti e “bigini” sul web. Facile dire che in scienze è necessario occuparsi dell’atomo, ma raccontando come abbiamo visto anche noi, le differenze tra fusione e fissione per la produzione di energia nucleare. Anche il funzionamento delle centrali nucleari in qualche materia di ambito tecnologico, se la avete, va trattato mentre per geografia si parte per il Giappone e per storia si torna alla Seconda guerra mondiale raccontando inevitabilmente della bomba atomica a cui l’energia nucleare resta legata nell’immaginario di tutto il pianeta.
Tra gli autori di Letteratura, Primo Levi, “Se questo è un uomo”, è un passaggio obbligato, anche se affianco a lui si possono aggiungere molti altri nomi meno gettonati che potrebbero dare un tocco originale alla nostra tesina sull’energia nucleare. Andando all’estero c’è Anne Frank, al cinema ci sono numerosi film che sfiorano il tema e, abbandonando l’uso bellico dell‘energia nucleare, io mi dedicherei ad un titolo di fantascienza per mostrare un’altro uso letterario dell’energia nucleare. Il cosiddetto Movimento Arte Nucleare, nato a Milano nel 1950 con Enrico Baj e Sergio Dangelo, mi sembra azzeccato al tema, e tornando a fusione e fissione, a urti ed energia cinetica, il baseball è lo sport protagonista se nella tesina c’è anche educazione dì fisica. A meno che non vogliate considerare le bocce.
Tutta questi “pezzi di energia nucleare” da unire in un puzzle che abbia un senso e abbia successo… ci vuole un collante, o un saggio. Io il saggio ce l’ho e ve lo posso caldamente, molto caldamente consigliare. Sia per i contenuti, sia per il tono sferzante e originale, affatto noioso. Più che di saggio, infatti, dovrei parlare di “grillo parlante” per dare l’idea di come il tema dell’energia nucleare viene trattato nelle pagine del giovane ingegnere Roberto Canesi.
Laureato al Politecnico di Milano, da sempre realizza una fusione tra studi scientifici e passione letteraria e verve teatrale, uno dei risultati più esplosivi ma senza scorie né pericoli, è il suo “Saggio Atomico – manuale per gestire il terrore di Chernobyl e Fukushima”.
Canesi presenta gli atomi radioattivi e ci accompagna in una centrale atomica, spiega ma soprattutto diverte, gioca con la materia e l‘energia nucleare. Sfido anche i più polemici del fronte del “contro” e i più agguerriti del “pro” a leggerlo e a riuscire a non divertirsi, scordando per un attimo malumori e contrasti ideologici.
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Pubblicato da Marta Abbà il 20 Gennaio 2016
