I reattori BWR, invece, prevedono un solo circuito: l’acqua riscaldata dal calore della fissione diventa vapore che fa girare le turbine, che però possono essere contaminate dalla radiazione. Proprio il modo in cui è gestita l’acqua è la differenza tra i due reattori, con il PWR che è il più diffuso nelle centrali nucleari del mondo, perché ritenuto più sicuro.
# Come funziona una centrale nucleare?

Le centrali nucleari sono fonti di energia elettrica basate sulla fissione degli atomi: vediamo come funzionano e cosa accade in un reattore nucleare

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Le centrali termonucleari sono impianti che producono energia elettrica sfruttando il processo di fissione nucleare. Nei reattori gli atomi di uranio vengono scissi in particelle più piccole, liberando grandi quantità di energia sotto forma di calore che riscaldano enormi serbatoi di acqua che si trasforma in vapore. Proprio il vapore fa girare sistemi di turbine, che azionano i generatori che producono energia elettrica. Scritto così, sembra semplice capire come funziona una centrale nucleare, ma c’è molto di più da sapere.

Uno dei motivi che ha portato alla diffusione dell’energia nucleare con le prime centrali realizzate tra gli anni ’50 e ’60 deriva dal fatto che sono in grado di produrre grandi quantità di energia elettrica in modo affidabile e continuo, riducendo l’emissione di gas serra e la dipendenza dai combustibili fossili. Un’innovazione che sembrava aprire la strada all’energia “pulita”, ma che presenta dei limiti: da un lato, lo smaltimento delle scorie radioattive. Dall’altro, dubbi sulla sicurezza dopo i gravi incidenti di Chernobyl nel 1986 un Ucraina e di Fukushima nel 2011 in Giappone.

Come funziona un reattore nucleare

Il cuore di una centrale è il reattore nucleare, progettato per ospitare la reazione di fissione del combustibile nucleare, solitamente uranio arricchito o plutonio, che quando viene colpito da un neutrone si scinde in due particelle più leggere, liberano energia termica e altri neutroni. I nuovi neutroni prodotti colpiscono gli atomi circostanti, dando il via a una reazione a catena in grado di liberare grandi quantità di energia sotto forma di calore.

Questo calore viene utilizzato per riscaldare l'acqua nel reattore, che viene poi convogliata attraverso un circuito di raffreddamento, in cui il vapore aziona dei sistemi di generatori a turbina per produrre energia elettrica. Il processo di fissione deve essere sempre controllato per garantire la sicurezza, e questo avviene attraverso delle barre di controllo costituite da materiali che assorbono neutroni e se inserite nel reattore sono in grado di interrompere la reazione a catena.

Qual è il tipo di reattore nucleare più diffuso?

Le centrali nucleari utilizzano principalmente due tipi di reattore nucleare: ad acqua pressurizzata (PWR) e ad acqua bollente (BWR). In un reattore PWR, l'acqua pressurizzata viene utilizzata come fluido di raffreddamento e moderatore, ma convogliata in due circuiti diversi: l’acqua raffredda il reattore e il calore prodotto viene scambiato nel secondo circuito, che aziona le turbine.

I reattori BWR, invece, prevedono un solo circuito: l’acqua riscaldata dal calore della fissione diventa vapore che fa girare le turbine, che però possono essere contaminate dalla radiazione. Proprio il modo in cui è gestita l’acqua è la differenza tra i due reattori, con il PWR che è il più diffuso nelle centrali nucleari del mondo, perché ritenuto più sicuro.

Ci sono poi i reattori di quarta generazione, progettati con tecnologie innovative per migliorare la sicurezza, la sostenibilità e l'efficienza della produzione di energia nucleare. Questi reattori sono ancora in fase di sviluppo e sperimentazione, ma consentiranno di utilizzare una più ampia gamma di combustibili nucleari. Inoltre, questi reattori sono progettati per produrre meno scorie radioattive rispetto ai reattori di generazioni precedenti e per utilizzare le scorie nucleari esistenti come combustibile.

Come funziona una centrale nucleare: sicurezza e smaltimento scorie

La sicurezza è una priorità assoluta nel funzionamento di una centrale nucleare. Si tratta infatti di un tema fondamentale per prevenire incidenti che possono provocare molte morti e causare danni ambientali a lungo termine, come accaduto con Chernobyl nel 1986.

Da allora, ogni centrale viene dotata di numerosi sistemi di sicurezza, come i sistemi di protezione del reattore, che arresta il processo di fusione in caso di malfunzionamenti o incidenti attraverso le barre di controllo. Inoltre, ogni centrale nucleare è soggetta a rigorose ispezioni e controlli regolari per garantire la sicurezza delle attrezzature e dei processi.

C’è poi la questione dello smaltimento delle scorie nucleari, cioè materiale radioattivo di scarto che è pericoloso per l'ambiente e per la salute umana. Le scorie possono essere riciclate e riutilizzate come combustibile nucleare. L’alternativa è lo smaltimento in depositi sotterranei a grande profondità, dopo aver confinato il materiale radioattivo in appositi contenitori di acciaio, in attesa delle decine o centinaia di anni necessari affinché la radioattività non sia più pericolosa. Per questo motivo, lo smaltimento delle scorie è un problema complesso e delicato, che richiede soluzioni a lungo termine.

Nonostante i rischi potenziali, l'energia nucleare può svolgere un ruolo nella transizione verso fonti energetiche a basse emissioni di carbonio, ma solo se gestita in modo sicuro e responsabile e se accompagnata da un'ampia gamma di tecnologie energetiche sostenibili e rinnovabili.

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