Acqua: liquido "magico" - Tesina Maturità

quota inferiore rispetto al livello del mare, soggetto ad

evaporazione esso tenderà a raggiungere un grado di

salinità nettamente maggiore rispetto a quello del mare

(es. Mar Caspio)

 la dinamica, cioè l’insieme dei movimenti delle acque,

connessi all’immissione ed emissione delle acque, al

vento e alla pressione atmosferica. Nel caso di grandi

laghi si parla, addirittura, di effetti di marea.

La maggior parte dei laghi, infine, ha una vita relativamente

breve in quanto vengono “cancellati” sia dall’interramento,

dovuto alla sedimentazione in corrispondenza degli immissari,

sia all’erosione della soglia (punto più basso del bordo della

conca lacustre) ad opera dell’emissario.

Altri tipi di acque continentali sono le paludi e gli stagni, distese

di acque basse ospitate in leggere depressioni spesso sotto il

livello del mare, e le maremme, estese piane acquitrinose

prossime al mare. L’inquinamento

Il problema che oggigiorno accomuna le acque continentali è delle acque

l’inquinamento, che comporta considerevoli conseguenze dirette

e immediate per l’uomo, soprattutto nel caso delle acque dolci.

Le cause di inquinamento idrico sono principalmente connesse

all’immissione di effluenti urbani, industriali e agricoli che

interessano sia le acque superficiali, sia le acque sotterranee o di

falda. Specifiche forme di inquinamento delle acque sono quelle

provocate da petrolio e quelle connesse agli scarichi di acqua ad

elevata temperatura ( inquinamento termico o da calore). Il

petrolio è l’inquinante marino più diffuso a causa della pratica

delittuosa di scaricare in mare dalle petroliere le acque di

lavaggio delle cisterne, del ripetersi di incidenti che coinvolgono

le petroliere, dell’estrazione di petrolio dalle piattaforme marine

continentali. L’inquinamento termico, invece, è dovuto in gran

parte al crescente impiego di acqua nei processi di

raffreddamento industriali. L’aumento della temperatura

dell’acqua ha, come primo effetto, la diminuzione dell’ossigeno;

inoltre accelera tutti i processi di sviluppo della forme di vita Eutrofizzazione:

acquatica, accentuandone il fenomeno di eutrofizzazione. eccessivo

accrescimento di piante

Recenti esperienze hanno però appurato che gli effetti più gravi acquatiche, per eccesso

dell’inquinamento termico sono dovuti agli improvvisi di dosi nutritive

abbassamenti di temperatura che provocano, negli animali ormai

adattati ad un ambiente più caldo, i cosiddetti “stress freddi”,

che possono anche essere letali. È da sottolineare, inoltre, che le

acque naturali possiedono un potere auto depurante, che si

manifesta nella capacità di decomporre biologicamente

( biodegradare) le sostanze organiche di provenienza animale e

vegetale, e anche alcune sintetiche. Questa capacità è dovuta

all’azione di microrganismi presenti nelle acque, che sono in

grado di demolire i materiali biodegradabili prima citati. Tale

processo, però, avviene in presenza di ossigeno, ovvero in

condizioni aerobiche, che i microrganismi trovano disciolto 13

nelle acque. Le sostanze inquinanti possono provocarne

l’esaurimento totale. Per la conseguente asfissia degli esseri che

vivono nelle acque muoiono miliardi di batteri aerobi, che

normalmente mantengono l’acqua depurata; a questi si

sostituiscono i batteri anaerobi, che contribuiscono alla

putrefazione dell’acqua.

Le principali fonti di inquinamento dei fiumi e dei laghi sono:

 le acque residuali urbane;

 le acque di scarico delle industrie;

 le acque che derivano dall’agricoltura;

 gli idrocarburi, nei grandi laghi con servizi di trasporto

su nave;

 gli insetticidi e i pesticidi utilizzati in agricoltura;

 i pozzi perdenti, in particolare nel caso in cui inquinino

le falde acquifere.

L’acqua nella natura è un mezzo vivente, portatore di organismi

benefici che contribuiscono a mantenerne la qualità.

Contaminandola, rischiamo di distruggere questi organismi, di

capovolgere così il processo di auto depurazione ed anche, forse,

di modificarla in modo irreversibile. Inquinare l'acqua, dunque,

vuol dire modificare le caratteristiche qualificative, al punto da

10

renderla inadatta al consumo degli esseri viventi.

10 Palmieri- Parotto, La Terra nello spazio e nel tempo, Bologna, Zanichelli

editore, 2002 14

nuclei diventano

più pesanti e

2.1 Energia nucleare: l’acqua come termovettore. cedono energia

durante il

processo di

L'atomo è la parte più piccola di ogni elemento presente in

natura che ne conserva le proprietà chimiche e che fu per lungo

tempo ritenuto indivisibile (la parola greca “atomo” significa

infatti “indivisibile”). In realtà, esso è costituito da un nucleo L’atomo

(costituito da protoni e neutroni) circondato da elettroni in grado

di promuovere reazioni chimiche che possono produrre energia.

L'impiego dell’ energia nucleare nasce dalla possibilità di

utilizzare le grandi energie presenti nel nucleo dell’atomo, ben

maggiori rispetto alle energie ottenute da reazioni chimiche dove

il nucleo dell’atomo non è coinvolto. 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). Delle due

reazioni, la fissione è l'unica realizzabile e controllabile L’energia

dall’uomo, con i necessari accorgimenti tecnici legati alla nucleare

prevenzione degli incidenti ed alla gestione delle scorie

radioattive.

Invece, per quanto riguarda la fusione, essa non è ancora

realizzabile, al momento, per periodi di tempo sufficienti ad una

produzione continua di energia . Infatti, non esiste ancora alcun

dispositivo in grado di contenere e mantenere "confinato" per un Fissione e

tempo sufficiente l'idrogeno alle altissime temperature che fusione nucleare

rendono possibile l'aggregazione dei nuclei.

Per fissione s'intende la rottura del nucleo in due o più

frammenti più piccoli mediante l'azione di neutroni

opportunamente rallentati su nuclei molto pesanti detti

fissionabili, quali l’uranio 235, torio 232, plutonio 239 ecc. I

principali effetti di questo fenomeno sono la liberazione di una

grande quantità di energia e l'emissione contemporanea di 2-3

neutroni che possono fungere da veicolo di reazione,

provocando nuove fissioni e innescando così una reazione a

catena L’energia che si libera nel corso di processi di fissione dei

nuclei, se tenuta rigorosamente sotto controllo, può essere

sfruttata per produrre elettricità. Alcuni di questi elementi

pesanti, come l'uranio 235 (92 protoni e 143 neutroni), si

trovano in giacimenti e per ottenerli è necessario estrarli dal

sottosuolo. Altri, come il plutonio 239 o l'uranio 233, vengono

prodotti artificialmente dall'uomo.

L’uranio in natura è presente prevalentemente sotto forma di

uranio 238 (non fissile) e solo in piccola parte di uranio 235

(0,71 %).

La fusione nucleare, invece, è il processo con cui da tempo

immemorabile si sprigiona energia nel sole e nelle stelle per le

reazioni di fusione tra nuclei d'idrogeno.

Nel caso della reazione di fusione, si parte da nuclei molto

leggeri, fino a provocare la loro aggregazione. Fondendosi, i 15

le barrette di

combustibile

svolge sia la

funzione di

moderatore,

fusione: ad esempio, un miscuglio di nuclei di idrogeno (1 rallentando i

protone), deuterio e trizio (1 protone e rispettivamente 1 e 2 neutroni nati

neutroni) può portare all'innesco di una reazione che, attraverso veloci dal

vari passaggi, porta a costruire nuclei di carbonio. Affinché la processo di

reazione avvenga, le due particelle reagenti devono essere dotate fissione, sia

di energia cinetica sufficiente a superare la barriera repulsiva quella di

dovuta alla carica elettrica dei nuclei e ciò significa che si refrigerante,

devono raggiungere temperature altissime, alle quali la materia asportando

si trova allo stato di plasma. La più studiata fra le reazioni l’energia ceduta

possibili è la “deuterio più trizio” con temperatura di innesco all’atto della

dell’ordine di 100 milioni di gradi centigradi. Il deuterio è un fissione.

isotopo (atomo di un elemento con lo stesso numero di protoni, Tutto il nocciolo

ma diverso numero di neutroni) dell’idrogeno, il cui nucleo è è contenuto in un

costituito da un protone più un neutrone; esso è presente recipiente a

nell’acqua nella proporzione di 1 su 7.000 atomi di idrogeno pressione

normale, quindi è praticamente inesauribile. Il trizio è un altro

isotopo dell’idrogeno, costituito da un protone più due neutroni;

è radioattivo con tempo di dimezzamento di 12 anni e viene

prodotto bombardando litio con neutroni. Il litio è dunque

indirettamente la materia prima energetica.

Il calore che si genera durante la fissione nucleare deriva

principalmente dal rallentamento dei nuovi nuclei prodotti: è

possibile quindi riscaldare un fluido (chiamato fluido

termovettore) in grado di mettere in movimento una macchina

operatrice (ad esempio, una turbina). L'energia meccanica viene

poi convertita in elettricità da un alternatore collegato a una

turbina.

Il reattore nucleare si comporta come una qualunque caldaia e il

vapore così generato può essere utilizzato per azionare una

turbina connessa a un generatore di elettricità.

In particolare, il "cuore" del reattore di una centrale nucleare a

fissione si dice "nocciolo" e, di solito, ha forma cilindrica. Il

nocciolo è immerso in un fluido, per esempio acqua, ed è

formato da barre di uranio, anch'esse cilindriche, lunghe circa 3

metri e con un diametro di qualche centimetro. Nei reattori di

tipo più comune l'acqua contenuta nel nocciolo, riscaldata dalla Da calore ad

fissione dell'uranio, viene fatta circolare da una pompa fino a energia

uno scambiatore di calore in cui si raffredda producendo del meccanica:

vapore che, a sua volta, fa girare la turbina della centrale. Un reattori ad acqua

reattore si caratterizza per tipo di combustibile, di refrigerante e leggera e ad

per l'architettura interna del nocciolo. Ad esempio, si parla acqua pesante

comunemente di reattori ad acqua leggera e ad acqua pesante.

Nei reattori ad acqua leggera, il combustibile è costituito da

barrette

del diametro di circa 1 cm di ossido di uranio arricchito in

uranio 235 (arricchimenti di circa il 3%). L'acqua circolando tra 16

Oggi sono

conosciuti vari

tipi di reattore

nucleare,

generalmente

classificati in

base al tipo di

combustibile

utilizzato ed al

sistema di

raffreddamento/g

enerazione

11

vapore.

d'acciaio, in cui vi sono aperture per l'ingresso e l'uscita del

refrigerante. Intorno al recipiente e alle parti attive del reattore

sono predisposti degli schermi per assorbire le radiazioni

nucleari: lo schermo termico, in metallo, assorbe

prevalentemente le radiazioni gamma,

quello biologico, in calcestruzzo, i neutroni.

I reattori ad acqua pesante, invece, impiegano come

combustibile l'uranio naturale, non arricchito.

Il reattore a fusione funziona secondo il principio esattamente

inverso a quello del reattore a fissione. Il reattore a fissione

divide nuclei di atomi pesanti e il calore così liberato è utilizzato

per scaldare acqua e azionare, con il vapore acqueo, una turbina

che produce elettricità. Nel reattore a fusione, invece, atomi

leggeri (gli isotopi dell'idrogeno deuterio e trizio) sono uniti in

un atomo di elio (fusione). Nella fusione solo se due nuclei

vengono posti a una distanza sufficientemente piccola interviene

la forza di attrazione nucleare che li fa unire. Il problema è che

questa forza agisce solo a cortissimo raggio, dell’ordine di mille

miliardesimi di millimetro, e poiché i nuclei che si vogliono far Reattori a fusione

fondere sono entrambi carichi positivamente, quando si mettono e fissione.

uno vicino all'altro tendono a respingersi a causa di un'altra

forza, la repulsione elettrostatica, che si fa sentire su distanze

maggiori e ostacola il processo. Per infrangere tale barriera, i

nuclei devono essere in uno stato d'eccitazione raggiungibile

solo a temperature di oltre cento milioni di gradi, condizione in

cui gli atomi vengono letteralmente spogliati della propria