Tratto dal libro di testo: TecnoMEDIA Smart - G. Arduino - Lattes
Tratto dal libro di testo: TecnoMEDIA Smart - G. Arduino - Lattes
L’ENERGIA NUCLEARE (Studiare da pag. 325 a pag. 329 del libro di testo) L’energia nucleare è una forma di energia che deriva da profonde modificazioni della materia; Albert Einstein, più di un secolo fa, scoprì che la materia poteva trasformarsi in energia, ma le applicazioni di questo principio sono ancora molto limitate. Due sono i processi che possono produrre energia nucleare: la FISSIONE (o scissione) NUCLEARE e la FUSIONE NUCLEARE. LA FISSIONE NUCLEARE La fissione o scissione nucleare consiste nella disintegrazione del NUCLEO dell’atomo di alcuni elementi per mezzo di piccolissime particelle (NEUTRONI) che lo colpiscono e lo dividono in due nuclei più leggeri. I prodotti che si ottengono hanno una massa più piccola di quella del nucleo originale: ciò significa che, durante il processo, una parte della materia si è trasformata in energia. Se la quantità di materiale fissile è sufficiente durante la fissione si liberano altri neutroni capaci di colpire nuovi nuclei e così via; si innesca una REAZIONE A CATENA che deve essere tenuta sotto controllo. L’elemento chimico utilizzato come “combustibile” nelle centrali nucleari è l’URANIO 235. Nelle centrali di ultima generazione si riesce non solo a produrre energia, ma anche nuovo combustibile nucleare, il PLUTONIO, che è un materiale fissile non presente in natura. LE CENTRALI ELETTRONUCLEARI Il principio di funzionamento di una centrale nucleare è il seguente: ‐ nel REATTORE o CORE dove si trova il combustibile nucleare, formato da pastiglie di uranio, avviene una fissione controllata; ‐ il calore prodotto dalla fissione serve a generare vapore surriscaldato che mette in rotazione una turbina a vapore, collegata a un generatore di corrente (ALTERNATORE): si ottiene così energia elettrica; ‐ il controllo della fissione avviene mediante opportune BARRE DI CONTROLLO: quando si vuole diminuire la potenza della caldaia, o spegnerla, si inseriscono di più o di meno le barre di controllo. In caso di guasto o di situazioni anormali le barre vengono inserite automaticamente. LA FUSIONE NUCLEARE La fusione nucleare consiste nell’unione di nuclei di ATOMI LEGGERI per formare nuclei più pesanti. Quando due nuclei leggeri (deuterio e trizio, ISOTOPI dell’idrogeno)sono spinti con forza l’uno contro l’altro, possono fondere insieme e formare un solo nucleo (elio) che risulta, però, un po’ meno pesante della somma degli altri due. La quantità di materia mancante si è trasformata in energia. Questa reazione avviene continuamente nel sole e nelle altre stelle, a una temperatura di alcuni milioni di gradi: la luce ed il calore che giungono sino a noi ne sono l’effetto visibile. Sulla Terra finora la fusione nucleare è stata realizzata soltanto in forma non controllata, come nella micidiale BOMBA ALL’IDROGENO. La causa principale è l’altissima temperatura occorrente alla reazione: NON ESISTE al mondo alcun materiale solido capace di resistere a tali temperature. Per raggiungere queste temperature molto elevate e le densità necessarie dei nuclei, e per aumentare le probabilità che si incontrino, gli scienziati si sono trovati di fronte a numerose difficoltà tecniche. La miscela di isotopi gassosi dell'idrogeno (deuterio e trizio) che deve fondersi insieme può essere racchiusa all'interno di "pareti" immateriali create da campi magnetici. I nuclei sono portati a più di 100 milioni di gradi dentro una macchina chiamata Tokamak. Questa macchina è ancora a livello sperimentale e per il momento non è ancora in grado di generare energia. La fusione nucleare presenta due vantaggi rispetto alla fissione: ‐ elevata disponibilità di materie prime: il deuterio e il trizio sono disponibili in grande quantità e bassi costi (il deuterio si ricava dall’acqua del mare, il trizio di ricava dal litio); ‐ maggiore sicurezza: non vengono prodotte SCORIE RADIOATTIVE. MINITEST 1. Cos’è l’energia nucleare? Quali sono i processi che possono produrre energia nucleare? 2. In cosa consiste la fissione nucleare? 3. Da cosa è formato il combustibile nucleare? 4. Cos’è il plutonio? 5. Come funzionano le centrali elettronucleari? 6. In cosa consiste la fusione nucleare? 7. Dove avviene continuamente la reazione di fusione nucleare? 8. Quali sono i vantaggi della fusione nucleare rispetto alla fissione?
