Concetti Chiave
- L'energia nucleare deriva dalla trasformazione della materia in energia secondo la formula di Einstein, E=mc².
- La fissione nucleare coinvolge la scissione di atomi di elementi fissili, come l'Uranio 235, per generare energia attraverso una reazione a catena controllata.
- Le centrali elettronucleari utilizzano il calore prodotto dalla fissione per generare vapore, che a sua volta produce energia elettrica tramite turbine a vapore.
- La fusione nucleare unisce nuclei di atomi leggeri, come deuterio e trizio, per formare nuclei più pesanti, liberando energia, ma è ancora non controllata.
- Nonostante le sfide tecniche attuali, la fusione nucleare potrebbe rappresentare una soluzione energetica sostenibile grazie alla disponibilità di materie prime.
L'energia nucleare
L'energia nucleare è una forma di energia che deriva da profonde modificazioni della struttura stessa della materia.
La materia può trasformarsi in energia secondo la legge fisica di Einstein E= m x c^2
E= energia
M= materia
C= costante (300.000.000 m/s)^2
Le scoperte della scienza e le applicazioni della tecnica hanno finora permesso di sfruttare questo principio in modo molto limitato. Ci sono due processi che possono produrre energia nucleare:
⦁ La fissione o scissione nucleare;
⦁ La fusione nucleare
La fissione nucleare
consiste nella disintegrazione dell'atomo di alcuni elementi, detti fissili, per mezzo dei neutroni che colpendolo lo spezzano in due nuclei più piccoli, ciò significa che una parte della materia si è trasformata in energia.
Se il materiale fissile è sufficiente durante la fissione di libero altri neutroni capaci di dividere altri nuclei così da creare una reazione a catena controllabile.L'elemento fissile nelle centrali è l'Uranio 235 che però è solo una piccola parte nell'Uranio naturale (7x1000) perciò c'è bisogno di un trattamento speciale in modo che l'Uranio 235 arrivi al 3-5 %.
Centrali elettronucleari
il funzionamento di una centrale elettronucleare è la seguente:
⦁ nel reattore si trova il combustibile nucleare, formato da pastiglie di Uranio, avviene la fissione.
⦁ Il calore prodotto dalla fissione serve a generare vapore surriscaldato che mette in rotazione la turbina a vapore, collegata all'alternatore: si ottiene l'energia elettrica.
⦁ Il controllo della fissione avviene grazie alle barre di controllo.
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 posso scaldarsi e fondersi formando un solo nucleo che però risulta meno pesante della somma di degli altri due, infatti la materia mancante è divenuta energia. Gli scienziati sono riusciti a realizzare la fusione nucleare soltanto in forma non controllata, ma non sono riusciti a far sprigionare l'energia in modo lento e controllato perché le temperature sono altissime.
La miscela di isotopi gassosi dell'idrogeno che deve fondersi può essere racchiusa in delle pareti di campo magnetico. I nuclei sono portati a più di 100 milioni di gradi nella Tokamak.
L'energia nucleare non può per ora essere commercializzata ma potrà essere il futuro grazie alle materie prime facilmente procurabili.
Domande da interrogazione
- Qual è il principio fisico alla base dell'energia nucleare?
- Come funziona una centrale elettronucleare?
- Quali sono le sfide attuali della fusione nucleare?
L'energia nucleare si basa sulla legge fisica di Einstein E= m x c^2, che descrive la trasformazione della materia in energia.
In una centrale elettronucleare, la fissione dell'Uranio 235 nel reattore genera calore, che produce vapore per far girare una turbina collegata a un alternatore, generando energia elettrica.
La fusione nucleare è stata realizzata solo in forma non controllata, e la sfida principale è controllare il processo a temperature altissime per sfruttare l'energia in modo lento e sicuro.
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