Nucleare: ma come funziona una centrale?

 

Schema di funzionamento di una centrale nucleare (falconetto.pbworks.com)

Può sembrare sorprendente ma le centrali nucleari moderne fondano il proprio funzionamento su un principio termico molto semplice, il ciclo del vapore. In un impianto di questo tipo, le reazioni nucleari hanno cioè il compito di fornire a delle turbine elevate quantità di vapore ad alta pressione; debitamente convogliato verso i mulinelli, il gas diventa così capace di generare una forza motrice tale da produrre energia elettrica.

Da un punto di vista strettamente termodinamico, nulla di straordinario, insomma. Cosa rende quindi una centrale nucleare tanto rischiosa?

Il vero problema, nonché la fonte di innovazione di questa tecnologia, usata stabilmente a scopo energetico a partire dagli anni ’50,  risiede nel processo fisico che consente di arrivare al vapore: il calore necessario a vaporizzare l’acqua è di fatto ottenuto attraverso la fissione nucleare.

Come scoperto da Fermi nel 1934, quando alcuni atomi vengono  bombardati da neutroni diventano così instabili da scindersi. L’inserimento forzato di un neutrone altera cioè la struttura del loro nucleo, costringendolo a dividersi in due. Durante tale divisione, tuttavia, una piccola parte della massa atomica originaria viene persa, liberando un’enorme quantità di energia.

Elementi ideali per la fissione sono i cosiddetti atomi pesanti come plutonio e uranio che, opportunamente trattati, consentono di ricavare, a partire da quantità di materia prima relativamente ridotte, grandi moli di energia. Un’energia oltretutto estremamente pulita in termini di emissioni di anidride carbonica. L’inquinamento atmosferico generato dal nucleare è addirittura paragonabile a quello prodotto dagli impianti solari.

Un grave inconveniente riguarda però la materia resa instabile dal bombardamento. Gli atomi così trattati sono destinati ad andare incontro ad un processo di decadimento che genera, nel tempo, prodotti di varia radioattività. Di qui, la necessità di provvedere in modo adeguamento allo storaggio e allo smaltimento delle scorie. Con un occhio rivolto anche al futuro: la vita media di una centrale non supera infatti i 60 anni.

 

La centrale del Garigliano (zeronuke.com)

Ma non finisce qui. Una delle ragioni che rende la fissione atomica tanto produttiva è la capacità degli atomi bombardati di innescare una reazione a catena di portata esponenziale. Ogni scissione genera cioè nuovi neutroni che possono fare altrettanto, e così via. Una grossa sfida per progettisti e ingegneri è dunque quella di tenere sotto controllo questo meccanismo.

Per questa ragione, la reazione è confinata nel nucleo della centrale, dove le barre del combustibile sono inserite all’interno di un robusto cilindro di acciaio, a sua volta contenuto in una struttura blindata in cemento armato. Spetta tuttavia alle barre di controllo evitare che le misure di contenimento debbano davvero entrare in funzione: il loro ruolo è quello catturare i neutroni in eccesso e impedire che la reazione a catena possa autoalimentarsi fino alla fusione del nocciolo.

Altra questione problema non da poco riguarda infine la dispersione del calore in eccesso. Se la fissione è un processo altamente redditizio in termini di costi-ricavi, non si può dire altrettanto della conversione del vapore così prodotto in elettricità: il rendimento di una centrale nucleare supera raramente il 35%. L’energia termica in eccesso deve dunque essere eliminata: per evitare di aggravare eccessivamente l’effetto serra, a delle torri evaporative si affiancano dei sistemi di raffreddamento idrico. Le acque, prelevate da mari e da fiumi,  tornano quindi agli stessi con gravi incognite in termini di qualità.

Ne vale dunque davvero la pena? Molti Paesi, anche a seguito del disastro giapponese, hanno optato per un secco no; in Italia, spetta ai cittadini chiamati alle urne domenica prendere una decisione in merito.

Mara Guarino

Foto homepage via: zeusnews.com

 

 

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Una risposta a Nucleare: ma come funziona una centrale?

  1. avatar
    ardie 12/06/2011 a 16:49

    c’è una centrale al garigliano,
    è chiusa, o meglio non produce,
    l’uranio o cosa sia è solo normalmente
    raffreddato;
    fin in lontananza si vede una palla bianca,
    e tutto intorno un silenzio totale, non ci
    sono insetti e piccoli uccelli, solo alberi
    inpolverati sforzati a produrre pesche.
    Ecco come funzionano i cimiteri sono più accoglienti.

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