Energia nucleare - Tecnica di produzione

Definizione di energia nucleare

L'energia nucleare, chiamata anche energia atomica, è un tipo di energia, che non deve essere confusa con le energie fossili e rinnovabili. È prodotta da un combustibile, l'uranio, un metallo radioattivo contenuto nel sottosuolo.
L'energia nucleare viene utilizzata per produrre elettricità nelle centrali nucleari. Infatti, il calore rilasciato dalla fissione degli atomi di uranio trasforma l'acqua in vapore. Questo, successivamente, serve per mettere in moto le turbine, che sono a loro volta collegate ad alternatori che producono così elettricità.
L'energia nucleare viene utilizzata principalmente per produrre elettricità, ma può essere utilizzata anche nei settori sanitario, militare, ambientale ed altro.

Com’è prodotta l'energia nucleare

La produzione di energia nucleare passa attraverso 3 fasi principali: l'estrazione dell'uranio, la produzione in una centrale nucleare e il trattamento delle scorie radioattive.

Estrazione dell'uranio

Il minerale di uranio si trova nelle miniere di uranio, spesso sotterranee. È quindi necessario effettuare una fase di estrazione. Prima di essere inviato a una centrale nucleare, anche l'uranio deve essere trasformato per essere utilizzabile. Dopo la purificazione, l'uranio si presenta come una polvere concentrata, comunemente chiamata “yellowcake” (=torta gialla).

La produzione di energia elettrica in una centrale nucleare

Una volta trasportato in una centrale nucleare, questo concentrato di uranio viene rinchiuso in un reattore nucleare. Ciò provoca la scissione degli atomi di uranio, un processo che rilascia calore e quindi vapore. Quest'ultimo fa girare una turbina, che poi produce elettricità.

Scorie radioattive

Una volta che l'uranio è stato utilizzato, rimane un materiale, che non serve più per alimentare i reattori ma che rimane radioattivo. Si tratta di scorie nucleari, che sono inviate a un impianto di trattamento, dove vengono smistate in base al loro grado di radioattività. Quindi le scorie nucleari possono essere immagazzinate o seppellite in profondità.

Il principio della reazione nucleare

La reazione nucleare è una trasformazione di massa in energia che si verifica nella fissione e fusione nucleare. Si tratta infatti di una reazione in cui un nucleo interagisce con una particella e subisce una sistemazione più stabile. Una reazione provoca un rilascio di energia molto grande.

Fissione nucleare

Quando un neutrone colpisce il nucleo di un isotopo pesante, il nucleo colpito può dividersi in due nuclei più piccoli. Questa è chiamata fissione nucleare e provoca un rilascio di energia estremamente grande, dell'ordine di 200 MeV per evento.
La fissione provoca anche l'emissione di altri neutroni che a loro volta entrano in collisione con i nuclei e quindi innescano una reazione a catena. In un reattore nucleare tale fissione avviene in condizioni stabili, lente e controllate; a differenza delle bombe atomiche, dove la reazione si moltiplica così velocemente da generare un'esplosione.
Secondo il CEA, l'energia prodotta da un chilo di uranio naturale in un reattore nucleare equivale all'energia prodotta da 10 tonnellate di petrolio equivalente.

Fusione nucleare

La fusione nucleare è una reazione in cui due nuclei si uniscono per formare un nucleo più pesante. Ad esempio, un nucleo di deuterio e un nucleo di trizio si combinano per formare un nucleo di elio più un neutrone. La fusione dei nuclei leggeri provoca anche il rilascio di una grande quantità di energia, molto maggiore della repulsione elettrostatica.
La fusione nucleare avviene solo a temperature molto elevate (decine di milioni di gradi), in cui la materia è allo stato plasmatico. Tali condizioni si trovano nelle stelle, nelle esplosioni termonucleari e nei reattori nucleari sperimentali. Per il momento non esiste un impianto in grado di produrre energia nucleare mediante il controllo della fusione.

Costo dell'energia nucleare

Quando confrontiamo il nucleare con altre fonti di energia, possiamo concludere che esso richiede degli investimenti costosi. Tuttavia, il prezzo del suo sfruttamento è relativamente basso. Ecco perché un piano di sviluppo dell'energia nucleare civile può essere pensato soltanto nel quadro di una politica a lungo termine. Il costo e la redditività sono quindi calcolati in base alla durata dell'operazione ma anche al loro potenziale rinnovamento e alle tecnologie proposte.