presentazione sull'energia nucleare in generale, la fusione nucleare e la fissione nucleare + Tokomak

1. L’energia
nucleare

2. Cos’è
l’energia
nucleare
L’energia nucleare è una forma di energia che deriva da modificazioni della
struttura della materia.
Albert Einsten, più di un secolo fa, scoprì che la materia si possa trasformare
in energia, le applicazioni della tecnica hanno permesso di sfruttare questo
principio in forma molto limitata.
Nei processi nucleari conosciuti, solo una piccolissima parte della materia si
trasforma in energia.
Sono due i processi che possono produrre energia nucleare:
- La fissione o scissione nucleare
- La fusione nucleare

3. La fissione o scissione nucleare consiste nella disintegrazione del
nucleo dell’atomo di alcuni elementi, fissili, per mezzo di piccolissime
particelle, i neutroni.
che lo colpiscono e lo spezzano in due nuclei più leggeri. I prodotti
hanno una massa più piccola di quella del nucleo originale, questo
significa che, durante il processo, una parte della materia si è
trasformata in energia.
Se la quantità
di materiale fissile è sufficiente, durante la fissione si liberano altri
neutroni capaci di colpire nuovi nuclei, e così via: si innesca una
reazione a catena che può essere tenuta sotto controllo.
La fissione
nucleare

4. L’elemento fissile usato nelle centrali è l’uranio 235, presente però solo
in una piccola percentuale, il 7 per mille, nell’uranio naturale. L’uranio
naturale deve perciò essere “arricchito” con complesse operazioni, in
modo che la percentuale di uranio 235 arrivi intorno al 3-5%. L’uranio
235 costituisce il “combustibile” che svilupperà una notevole quantità
di energia.
Nei reattori dell’ultima generazione, autofertilizzanti, si riesce a produrre
energia, e anche nuovo combustibile nucleare. Durante la fissione si
ottiene un materiale fissile non presente in natura, il plutonio
La fissione
nucleare

5. - Nel rattore, o core, si trova il combustibile nucleare, pastiglie di
uranio, dove avviene una fissione controllata
- Il calore, prodotto dalla fissione, genera vapore che muove una
turbina a vapore, collegata a un generatore, l’alternatore, così si genera
energia elettrica.
- Il controllo della fissione avviene con opportune “barre di controllo”,
se si vuole diminuire la potenza, o spegnerla, si inseriscono più o meno
barre di controllo. In caso di guasto o situazioni pericolose le barre
vengono inserite automaticamente
Le centrali
elettronucleri
Il principio di funzionamento di
una centrale nucleare

6. La fusione nucleare consiste nell'unione di nuclei di atomi leggeri per formare atomi più pesanti, è il processo
inverso alla fissione nucleare.
Quando due nuclei leggeri, deuterio e trizio, sono spinti l'uno contro l'altro possono fondersi insieme e formare
un solo nucleo, elio, il quale risulta meno pesante della somma degli altri due. La materia mancante si è
trasformata in energia.
Questa reazione avviene continuamente nel sole e nelle stelle, a una temperatura di milioni di gradi.
Il sole emette grandi quantità di energia trasformando una parte della materia, diventando sempre più leggero.
Sulla terra gli scienziati sono riusciti, fino ad ora, a realizzare la fusione nucleare soltanto in forma "non
controllata" in ordigni esplosivi, la bomba all'idrogeno.
Non siamo ancora riusciti a sprigionate questa energia in maniera controllata. Principalmente è perché non c'è
un materiale capace di resistere alle altissime temperature che si dovrebbero raggiungere.
Per raggiungere questo obiettivo gli scienziati si sono trovati di fronte a numerose difficoltà.
La miscela di isotopi gassosi che deve fondersi può essere racchiusa all'interno di "pareti" create da campi
magnetici.
I nuclei sono portati a più di 100 milioni di farci dentro una macchina, il Tokamak.
La fusione nucleare

7. Il Tokamak ha la forma di una ciambella tenuta sotto vuoto, dove vengono
immessi deuterio e trizio.
Questi elementi vengono scaldati fino a diventare plasma, i magneti
confinano il plasma in modo che non tocchi nulla di solido.
Allo stesso tempo si fanno muovere gli elettroni all'interno del plasma,
creando una corrente elettrica che lo riscalda. A questo punto, potenti
campi magnetici, creano le condizioni affinché gli isotopi di idrogeno
finiscano per fondersi, formando un atomo di elio. Questo produce energia.
Il Tokamak è ancora in fase di sperimentazione, attualmente non produce
energia.
Gli scienziati ritengono che l'utilizzo della fusione nucleare non inizierà
prima del 2020-2050.
L'energia di fusione potrà essere il futuro dell'umanità, non produrrà nessun
tipo di scorie radioattive, quindi non creerà problemi ambientali
Il Tokamak