Nucleare: questione di scelte

Marco Bilotta

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Classe V D

I.I.S. Ciampini-Boccardo

Anno scolastico 2010-2011 1

Anno scolastico 2010-2011

Collegamenti interdisciplinari

Geografia: Fonti di energia rinnovabili e non rinnovabili

Inglese: History of Source of Energy in UK and USA

Diritto: Referendum Abrogativo sul nucleare

Scienza delle finanze: Imposte dirette ed indirette 2

Le fonti energetiche, o fonti di energia, rappresentano le sorgenti di energia a disposizione dell'umanità che possono essere utilizzate per eseguire un lavoro, produrre calore o comunque ottenere un'utilità.

Oggi la presenza di numerose fonti di energia (abbondante e a basso prezzo) ha permesso uno sviluppo notevole d'infrastrutture e un'accelerazione del processo di industrializzazione; l'evoluzione della società umana richiede infatti un apporto di energia sempre maggiore e questo ha portato allo sviluppo di strutture estremamente sofisticate e alla produzione di energia e al suo immagazzinamento.

La prima classificazione che deve essere fatta per le fonti di energia è tra fonti non rinnovabili, essenzialmente le biomasse (ovvero legna da ardere), l'energia idroelettrica, e con un minore contributo dovuto all'energia eolica, geotermica e solare; e le fonti non rinnovabili, oggi essenzialmente i combustibili fossili (petrolio, carbone, gas naturale) e nucleari (uranio).

Fonti rinnovabili

Le fonti rinnovabili generalmente dette "classiche" sono quelle che vengono sfruttate per la produzione di energia elettrica fin dall'inizio dell'età industriale. Le prospettive di uso futuro dipendono dall'esplorazione delle risorse potenziali disponibili, in particolare nei paesi in via di sviluppo e dalle richieste in relazione all'ambiente e all'accettazione sociale.

Tra le più antiche si trovano certamente le centrali idroelettriche, che hanno il vantaggio di avere lunga durata (molte delle centrali esistenti sono operative da oltre 100 anni); inoltre le centrali idroelettriche sono pulite e hanno poche emissioni. 3

Le centrali geotermiche possono funzionare 24 ore al giorno, fornendo un apporto energetico di base. Tuttavia l'energia geotermica è accessibile soltanto in aree limitate del mondo, che includono gli Stati Uniti, l'America centrale, l'Indonesia, l'Africa orientale, l'Islanda, le Filippine e l'Italia. La generazione di calore per il riscaldamento geotermico può essere competitiva in molti paesi in grado di produrlo, ma anche in altre regioni dove la risorsa è a una temperatura più bassa.

I pannelli solari fotovoltaici convertono calda (solare termico), riscaldamento, e la luce solare direttamente in energia corrente elettrica ad abitazioni e piccoli elettrica. Questi pannelli sfruttano complessi. I difetti principali di questi l'effetto fotoelettrico convertendo impianti sono il costo dei pannelli, l'energia prodotta dal sole in energia benché la loro durata operativa stimata elettrica. Attualmente i pannelli solari sia di circa 30 anni.

Vengono utilizzati per fornire acqua

Fonti non rinnovabili

Combustibili fossili

La combustione di carbone o idrocarburi quali metano o petrolio fornisce la massima,

quantità di energia, che è impiegata in parte per i sistemi di riscaldamento a combustione, in parte per il funzionamento di motori, ma specialmente per la produzione di energia elettrica, che è un tipo di energia che può essere trasferita a grandi distanze con bassa dissipazione e di facile impiego; tuttavia, la combustione dà come sotto-prodotto l'anidride carbonica (CO₂) assieme ad altre sostanze inquinanti. I

vantaggi dei combustibili fossili, e del petrolio in particolare, sono l'alta densità di energia, il facile trasporto, e una larga disponibilità (almeno fino ad adesso). Il petrolio è poi utilizzato anche per fini non energetici (trasporti, riscaldamento e produzione di energia elettrica), e cioè: produzione di materie plastiche, fertilizzanti

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per l'agricoltura, e una serie di altre sostanze di largo uso (paraffina, vaselina, asfalto...).

Localizzazione geografica dei combustibili fossili e gassosi

Circa il 65 % delle risorse mondiali di petrolio sono localizzate nel Medio Oriente; Altre regioni del mondo con grandi bacini petroliferi includono la Nigeria, il Venezuela, l'area del Mar Caspio e del Mare del Nord. Esempio di Stazione petrolifera in Mare

Le principali riserve di carbone si trovano negli Stati Uniti, Europa occidentale (Regno Unito, Belgio, Francia e Germania), paesi dell'ex Unione Sovietica, Polonia, Cina, Australia, Giappone e India. Mentre il maggior giacimento di gas si trova in Olanda, ma altre grandi riserve di gas si trovano in Siberia in Algeria e nei giacimenti petroliferi diffusi nel mondo.

Energia nucleare

Ultima ma non meno importante è l'energia nucleare, al centro di dibattiti da molti anni nel nostro paese e nel mondo.

L'energia nucleare da fissione del nucleo di un atomo è attualmente utilizzata per la produzione di energia elettrica: il nucleo della centrale, detto nocciolo, è costituito da barre di materiale fissile (il "combustibile"), circondate da un "moderatore" (acqua o grafite), che serve a rallentare i neutroni prodotti dalla reazione di fissione. Infine, il "refrigerante" (acqua o gas) serve ad assorbire il calore prodotto dalla reazione e serve poi come fluido primario di una centrale di tipo termoelettrico. Il suo funzionamento è molto simile a quello di una convenzionale centrale termoelettrica con la differenza che l'acqua viene riscaldata da un reattore nucleare dove l'uranio viene fissionato. 5

• Edificio di contenimento del reattore: enorme cilindro di cemento armato e/o acciaio nella cui parte centrale è collocato il circuito refrigerante e il reattore vero e proprio;
• Sala macchine: un edificio dove sono alloggiate le turbine e l'alternatore con i loro circuiti ausiliari;
• Edifici ausiliari: contengono le

Centrale Nucleare situata in Belgio, Doel piscine schermate per la conservazione temporanea del combustibile esausto e radioattivo

Sono tre le parti principali di una della centrale, più gli altri circuiti ausiliari necessari al normale funzionamento e all'emergenza. 6

Il funzionamento di una centrale nucleare a fissione del tipo “ad acqua leggera bollente” (uno dei più diffusi) è abbastanza semplice: viene pompata dell'acqua attraverso il nocciolo del reattore che la fa evaporare attraverso il calore provocato dalla fissione dell'uranio. Il vapore viene quindi inviato nelle turbine che trasferiscono la propria energia meccanica all'alternatore il quale genera la corrente elettrica.

La produzione di energia nucleare è fortemente concentrata geograficamente in: Europa (Germania, Inghilterra, Francia, Svezia e Spagna), in America, in Russia, Giappone e Cina.

Il maggiore vantaggio della fissione nucleare è che le reazioni di fissione non producono anidride carbonica; inoltre, data l'elevata densità energetica del combustibile, quasi scompaiono i problemi logistici per il trasporto delle immense quantità di materiale, in confronto ad una centrale termoelettrica convenzionale. I volumi della produzione di rifiuti, quali scorie radioattive, nell'esercizio di una centrale nucleare sono di svariati ordini di grandezza inferiori ad una centrale a combustibili fossili o rinnovabili, quali ceneri, ossidi di azoto, anidride carbonica e ossidi di zolfo.

Fra gli svantaggi, anzitutto si ricorda che i prodotti della reazione di fissione e delle altre reazioni dei neutroni con i materiali che costituiscono il nocciolo, sono altamente radioattivi; quindi i materiali stessi di alcune parti della centrale, ovvero quelli sottoposti ad irraggiamento, come il nocciolo, devono essere trattati con tecniche particolari e una parte di esse immagazzinata in siti geologici profondi (depositi permanenti). Seppure i volumi di materiali da isolare sono relativamente modesti, si accompagna un equivalente aumento della pericolosità dei rifiuti, influenzando così, in maniera profonda, le attività di trasporto, trattamento e collocazione.

Questi scarti, scorie radioattive, sono pastiglie di combustibile esaurito (uranio, plutonio ed altri radioelementi) che vengono estratte dal reattore per essere sostituite, nonché dei prodotti di fissione. Questo materiale, emettendo delle radiazioni penetranti, è molto radio-tossico e richiede dunque precauzioni nel trattamento di smaltimento. La radioattività degli elementi estratti da un reattore si riduce nel tempo secondo il fenomeno naturale del dimezzamento ma i tempi necessari a farla rientrare,

entro standard di accettabilità biologica per il corpo umano sono lunghi. I tempi di decadimento radioattivo variano, a seconda dell'elemento, oscillando da pochi giorni a centinaia di migliaia o milioni di anni.

Energy sources