1. L’ energia nucleare e ……

2. Iter
di Matteo Rosa
Come sarà
Com’ è

3. La storia del nucleare
La storia dell'energia nucleare prende avvio con le scoperte intorno alla
radioattività sul finire del XIX secolo. La prima persona che intuì la
possibilità di ricavare energia dal nucleo dell'atomo fu lo scienziato Albert
Einstein nel 1905. In seguito gli sviluppi scientifici della fisica nucleare
nella prima metà del XX secolo hanno portato alla realizzazione del primo
reattore sperimentale-dimostrativo funzionante da parte di Enrico Fermi
negli USA il 2 dicembre del 1942 e alle successive tristemente note
vicende belliche della seconda guerra mondiale con lo sgancio delle
bombe atomiche su Hiroshima e Nagasaki. Nel 1961 i russi
sperimentarono la bomba Tsar, che raggiungeva i 50 megatoni, cioè 3125
volte quella di Hiroshima. Solo nella seconda metà del secolo scorso si
prende l'iniziativa di sfruttare l'energia nucleare anche a fini civili per la
produzione di energia elettrica, ma per tutto il corso della Guerra Fredda
rimarrà duplice l'interesse per l'energia atomica sia sul fronte militare che
civile con gli Stati interessati a portare avanti politiche energetiche
nucleari, in gran parte a proprie spese, per il raggiungimento di paralleli e
precisi obiettivi militari di superpotenza.

4. Il nucleare oggi: LA FISSIONE
La fissione consiste nel rompere il nucleo dell'atomo per farne scaturire notevoli
quantità di energia: quando un neutrone colpisce un nucleo fissile (ad esempio di
uranio-235) questo si spacca in due frammenti e lascia liberi altri due o tre
neutroni (mediamente 2,5). La somma delle masse dei due frammenti e dei
neutroni emessi è leggermente minore di quella del nucleo originario e di quelle
del neutrone che lo ha fissionato: la massa mancante si è trasformata in energia.
La percentuale di massa trasformata in energia si aggira attorno allo 0,1%, cioè per
ogni kg di materiale fissile, 1 g viene trasformato in energia. Se accanto al nucleo
fissionato se ne trovano altri in quantità sufficiente, si svilupperà una reazione a
catena in grado di auto sostenersi per effetto delle successive fissioni dei nuclei
causate dai neutroni secondari emessi dalla prima fissione. La fissione nucleare
dell'uranio e del plutonio è ampiamente sperimentata ed ingegnerizzata da circa
50 anni. Nell'agosto 2007, 439 reattori nucleari di potenza commerciali producono
circa il 6% dell'energia primaria e il 13-14% dell'energia elettrica mondiale. Nei 30
paesi dell'OCSE l'energia elettronucleare costituisce il 30% del totale dell'energia
elettrica prodotta. A parte il rischio di incidenti, il maggiore problema ancora
insoluto è costituito dalle scorie radioattive, che rimangono pericolose per migliaia
se non milioni di anni.

5. Schema di una reazione di fissione
nucleare

6. Un possibile futuro: LA FUSIONE
Un procedimento per ottenere energia dall'atomo è la fusione nucleare. Essa è esattamente
l'opposto della fissione: invece di spezzare nuclei pesanti in piccoli frammenti, unisce i nuclei
leggeri (a partire dall'idrogeno, composto da un solo protone) in nuclei più pesanti: la massa
di questi ultimi è minore della somma di quelli originari, e la differenza viene emessa come
energia sotto forma di raggi gamma ad alta frequenza e di energia cinetica dei neutroni
emessi. La percentuale di massa trasformata in energia si aggira attorno all'1%.Perché la
fusione avvenga, i nuclei degli atomi devono essere fatti avvicinare nonostante la forza di
repulsione elettrica che tende a respingerli gli uni dagli altri, e sono quindi necessarie
temperature elevatissime, milioni di gradi centigradi. La fusione nucleare avviene
normalmente nel nucleo delle stelle, compreso il Sole, dove tali condizioni sono normali. A
causa di queste difficoltà, al giorno d'oggi l'uomo non è finora riuscito a far avvenire la
fusione in modo controllato e affidabile se non per qualche decina di secondi. Negli ultimi
sessant'anni è stato profuso un notevole sforzo teorico e sperimentale per mettere a punto la
fusione nucleare: al momento il progetto più avanzato volto alla realizzazione di energia
elettrica da fusione è ITER, un reattore a fusione termonucleare attualmente in fase di
costruzione. Gli addetti ai lavori prevedono che la realizzazione di un reattore a fusione
operativo destinato alla produzione di massa di energia richiederà ancora pochi decenni:
DEMO è il prototipo di questo tipo di centrale, in fase di studio dagli stessi partecipanti al
progetto ITER. Più brevemente e molto più semplicemente si può dire che la fusione consiste
nell'unione di nuclei di atomi leggeri per formare nuclei più pesanti. Quando due nuclei
leggeri sono spinti con forza l'un contro l'altro, possono saldarsi, fondersi insieme e formare
un solo nucleo il quale, però, risulta un po' meno pesante della somma degli altri due. La
quantità di materia mancante si è trasformata in energia.

7. Schema di fusione nucleare

8. Vediamo cos’ è ITER
ITER è un progetto internazionale che si
propone di realizzare un reattore sperimentale
a fusione nucleare in grado di produrre più
energia di quanta ne consumi per l'innesco e il
sostentamento della reazione di fusione. Nello
specifico, ITER è un reattore deuterio-trizio in
cui il confinamento del plasma è ottenuto in
un campo magnetico all'interno di una
macchina denominata Tokamak, in modo che
attiri e respinga il plasma allo stesso tempo.

9. Il Tokamak

10. Il Tokamak
Un tokamak è una macchina di forma toroidale che, attraverso il
confinamento magnetico di isotopi di idrogeno allo stato di plasma, crea le
condizioni affinché si verifichi, al suo interno, la fusione termonucleare
allo scopo di estrarne l'energia prodotta. Per tenere confinato (cioè in
equilibrio) il plasma dentro un simile anello occorrono due campi
magnetici, detti rispettivamente Toroidale (parallelo all'asse del Tokamak)
e Poloidale (giace in piani perpendicolari all'asse del Tokamak), prodotti da
enormi magneti posti attorno al reattore, che si sommano dando vita ad
un campo magnetico elicoidale. Nonostante questo, alcune particelle
escono comunque; per evitare lo svuotamento del Tokamak, esiste
tutt'attorno un altro campo magnetico detto divertore che le prende e le
reimmette nel Tokamak. C'è comunque un problema. La reazione di
fusione produce pericolosissimi neutroni. L'idea è quella di circondare il
Tokamak con una spessa camicia di litio che li assorbe mediante la
reazione nucleare: producendo innocuo elio e utile tritio, che può essere
reimmesso come combustibile nel reattore.

11. Dov’ è ITER
La sua costruzione è attualmente in corso a Cadarache, nel
Sud della Francia ad opera di un consorzio internazionale
composto da Unione europea, Russia, Cina, Giappone, Stati
Uniti d'America, India e Corea del Sud. Il costo previsto per il
progetto è di 15 miliardi di euro.

12. La storia di ITER
La scelta del sito di Cadarache (Francia) come luogo per la
costruzione di ITER è stata annunciata ufficialmente il 28 giugno
2005. Nel 2006 sono iniziati i lavori preparatori per i vari cantieri e
l'adeguamento del collegamento con la costa; la sede stradale è
stata ampliata e modificata così da consentire il passaggio dei
carichi eccezionali rappresentati da varie parti del reattore
assemblate all'estero e spedite via mare. Il cantiere è stato spostato
perché nel luogo degli scavi erano state trovate le rarissime
orchidee di provenza. Nel corso del 2009 è stata ultimata la
costruzione della vasta spianata (400m x 1000m) su cui sorgeranno
l'impianto e i laboratori di ricerca. All'inizio di agosto del 2010 sono
iniziati i primi lavori di scavo per la costruzione degli edifici che
ospiteranno il tokamak, la zona di assemblaggio dei magneti e la
direzione.

13. ITER e l’ ambiente
In Francia la commissione dell’ energia atomica è
formata da militari che non hanno rispettano ambiente
e natura. Per il progetto ITER sono state abbattute zone
di foresta non protette, ma gli entomologi andando a
guardare i tronchi degli alberi abbattuti hanno trovato
insetti protetti morti.
Il Tokamak non produce scorie, ma al suo interno è
tutto radioattivo. Sul sole avviene la fusione nucleare, e
avvengono anche molte esplosioni , quindi anche il
Tokamak potrebbe esplodere e causerebbe gli stessi
danni di una centrale a fissione nucleare.