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L'Energia Nucleare

 

Le Centrali Nucleari

APPROFONDIMENTI RIFUGI NBC (BUNKER ANTIATOMICI)

 

centrale nucleare

Storia

Fu il fisico italiano Enrico Fermi a innescare la prima reazione nucleare a catena controllata della storia: utilizzò uranio naturale all'interno di un blocco di grafite pura che rallentava i neutroni. Fu questo il primo "reattore nucleare" ("pila atomica") ed era il 2 dicembre 1942. Inizia l' era atomica. La pila di Fermi conteneva già tutte le indicazioni sia per la produzione di energia nucleare sia per l' esplosione nucleare, entrambe basate sullo stesso elemento chiave della reazione a catena, il processo di fissione. La pila di Fermi era dunque una creatura tecnologica straordinaria. A partire da quel modello abbiamo costruito macchine sempre più grandi, più complesse, più potenti...

La prima utilizzazione pratica della reazione di fissione ci fu con la distruzione di Hiroshima e Nagasaki che, segnò la fine della seconda guerra mondiale. Nella bomba atomica la reazione diventa esplosiva perché vengono messi a contatto rapidamente due masse "subcritiche" sì che il sistema ottenuto risulti, nel complesso, superiore alla massa "critica". L'impianto nucleare di Sizewell, in Inghilterra. Il primo reattore per la produzione di energia nucleare su larga scala fu attivato nel 1956 proprio dalla Gran Bretagna, presto seguita da numerosi altri paesi. Nonostante sia economicamente conveniente e non produca inquinamento atmosferico, quella nucleare rimane una fonte d'energia controversa, temuta per gli effetti devastanti delle sostanze radioattive che potrebbero essere disperse nell'aria in occasione di incidenti.

L’inizio dello sfruttamento dell’energia nucleare per la produzione di energia elettrica risale agli anni Cinquanta del XX secolo. Di decennio in decennio si è andata affermando come una promettente forma di energia alternativa alle fonti convenzionali non rinnovabili, soprattutto in virtù della sua convenienza economica. Poi, in seguito agli storici incidenti di Three Mile Island e di Cernobyl, la proliferazione dei reattori nucleari ha subito un rallentamento. Oggi la percentuale di energia elettrica di origine nucleare nel mondo rappresenta il 15,9% del totale (2003); in Italia non si produce energia nucleare dal 1987, data del referendum popolare che ne ha deciso la messa al bando.

Come funziona 

L'atomo è la più potente fonte di energia mai sfruttata dall'uomo. Le moderne centrali nucleari ricavano energia dalla fissione dei nuclei dell'uranio. Un nucleo di uranio, bombardato da un neutrone, si divide in due frammenti di fissione e due neutroni, la cui massa complessiva è lievemente inferiore alla massa del nucleo di uranio. Durante la fissione una piccola parte della massa dell'uranio viene trasformata in una grande quantità di energia. I neutroni liberati dalla fissione colpiscono a loro volta altri nuclei di uranio instaurando una reazione a catena in grado di produrre enormi quantità di energia. La reazione rimane controllata fintanto che il numero di neutroni che reagiscono con l'uranio non supera un certo limite, oltre il quale la reazione dà luogo a un'esplosione atomica. Si spera in futuro di ottenere la fusione controllata di quattro nuclei di idrogeno in uno di elio. Tale fusione infatti produce maggiori quantità di energia senza lasciare scorie radioattive.

La centrale nucleare

Sfrutta l'energia termica che ha origine all'interno dei reattori nucleari. Nel reattore nucleare, il moderatore (consiste nel trasformare i neutroni veloci emessi in un processo di fissione in neutroni termici, che sono più efficaci) regola il flusso dei neutroni, artefici della fissione, e il riflettore (che dipende dalla lunghezza d'onda della radiazione incidente) ne impedisce la fuga verso l'esterno: in tal modo la reazione si mantiene a un livello prestabilito e controllabile. Il calore liberato dalla fissione viene estratto dal nocciolo del reattore da un refrigerante (liquido o gas) che generalmente, per mezzo di scambiatori di calore, lo cede all'acqua che vaporizza e quindi agisce nella turbina (ciclo indiretto). In alcuni tipi di reattori si utilizza direttamente il fluido primario in una turbina a gas (ciclo diretto). Il costo iniziale di installazione e avviamento di un impianto nucleare è notevolmente superiore a quello di una centrale tradizionale, però i costi di esercizio sono minori.

Problematiche

I problemi e le preoccupazioni per un impianto di questo tipo derivano sostanzialmente dal pericolo di radioattività connesso al loro esercizio. Le possibilità di emissioni di gas radioattivi non sono tanto legate a condizioni di esercizio normali, quanto alla possibilità che si verifichino incidenti o disfunzioni... Comunque, al di là dei possibili incidenti, rimane la necessità di smaltire le scorie radioattive rappresentate dai residui non più utilizzabili di combustibile nucleare. Le scorie e i rifiuti radioattivi non possono dunque venire immessi nell'ambiente ordinario se non dopo aver subito trattamenti adeguati che ne eliminino la pericolosità di contaminazione. I metodi di trattamento variano a seconda della forma e del potenziale livello di contaminazione. L'elemento estremamente importante che caratterizza ciascun metodo di trattamento è il cosiddetto fattore di decontaminazione cioè il rapporto fra le attività radioattive specifiche dei rifiuti prima e dopo il trattamento. Infatti un elevato fattore di decontaminazione significa poter ottenere effluenti innocui all'uomo e all'ambiente, anche con un singolo o pochi stadi di trattamento.

Sicurezza

Le centrali nucleari a fissione seguono oggi standard di sicurezza di livello molto elevato e normalmente condensano al loro interno un bagaglio tecnologico molto avanzato per la gestione di tutti i processi. Le centrali nucleari a fissione sono di fatto tra gli impianti più controllati in uso oggi anche se storicamente si sono verificati diversi incidenti di gravità più o meno seria che hanno permesso di affinare procedure e tecniche costruttive. Prendendo in esame il problema dal punto di vista puramente tecnico, una centrale nucleare recente integra sistemi di protezione (ad esempio di caduta del nocciolo) e di verifica tali da mitigare (ma non annullare) tutti i problemi prevedibili.

La IAEA ha stabilito una scala (scala INES - International Nuclear Event Scale) di gravità degli incidenti possibili in una centrale nucleare, che si articola nei seguenti livelli: 

Livello 0

  • (deviazione): Evento senza rilevanza sulla sicurezza.


Livello 1

  • (anomalia): Evento che si differenzia dal normale regime operativo, che non coinvolge malfunzionamenti nei sistemi di sicurezza, né rilascio di contaminazione, né sovraesposizione degli addetti.


Livello 2

  • (incidente): Evento che riguardi malfunzionamento delle apparecchiature di sicurezza, ma che lasci copertura di sicurezza sufficiente per malfunzionamenti successivi


Livello 3

  • (incidente serio): Un incidente sfiorato, in cui solo le difese più esterne sono rimaste operative.


Livello 4

  • (incidente grave senza rischio esterno): Evento causante danni gravi all'installazione (ad esempio fusione parziale del nucleo)


Livello 5

  • (incidente grave con rischio esterno): Evento causante danni gravi all'installazione e/o rilascio di radionuclidi con attività dell'ordine di centinaia di migliaia di TBq


Livello 6

  • (incidente serio): Evento causante un significativo rilascio di radionuclidi e che potrebbe richiedere l'impiego di contromisure


Livello 7

  • (incidente molto grave): Evento causante rilascio importante di radionuclidi, con estesi effetti sulla salute e sul territorio.

 


 

Settori

Bunker NBC