Le fasi successive sono analoghe a quelle delle centrali termoelettriche, regolate da un alternatore, un trasformatore, un condensatore e una torre di raffreddamento.
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# Le centrali nucleari (videolezione)



# Le centrali nucleari

Le centrali nucleari, o e lettro nucleari, sfruttano lo stesso principio di quelle termoelettriche, ma con una differente fonte di energia. Il calore necessario per mettere in movimento la turbina a vapore non viene generato attraverso l’uso dei combustibili fossili, ma attraverso la reazione di fissione nucleare di materiali radioattivi come l’ uranio.

Guarda questa videolezione sulle centrali nucleari del Prof. P. D. Fischer oppure leggi l’articolo sottostante, e svolgi gli esercizi interattivi che trovi più in basso.

# Esercizi interattivi

## Vero o falso?

# Le centrali nucleari

Le centrali nucleari, o e lettro nucleari, sfruttano lo stesso principio di quelle termoelettriche, ma con una differente fonte di energia. Il calore necessario per mettere in movimento la turbina a vapore non viene generato attraverso l’uso dei combustibili fossili, ma attraverso la reazione di fissione nucleare di materiali radioattivi come l’ uranio.

L’ uranio è un metallo radioattivo, dal colore bianco-argenteo, diffuso in natura in concentrazioni molto basse. L’estrazione avviene in miniere a cielo aperto.

Per ottenere le 160 tonnellate di uranio necessarie a far funzionare una centrale nucleare per un anno, partendo dalla roccia uranifera, occorrono ben 160 000 tonnellate di materiale.

# Come sono fatte le centrali nucleari

Le centrali nucleari sono formate da un reattore nucleare e dal gruppo turbina-alternatore.

Il reattore nucleare è costituito da:

- un nocciolo, all’interno del quale si sviluppa la reazione di fissione nulceare
- un sistema di regolazione della reazione di fissione nucleare
- una schermatura dalle radiazioni prodotte dalla fissione
- un sistema di raffreddamento del nocciolo



## Il nocciolo

Il nocciolo è un sistema complesso che gestisce l’innesco, l’alimentazione e il controllo della reazione. La reazione è innescata da pastiglie di uranio contenute in piccoli cilindri all’interno del nocciolo.

## Il sistema di regolazione

La velocità della reazione, invece, è regolata tramite delle barre di controllo, che vengono inserite nel reattore per assorbire i neutroni liberati durante la fissione: in questo modo, si può controllare la reazione di fissione e – in caso di problemi critici – arrestarla.

## La schermatura

Il nocciolo del reattore è inserito all’interno di un cilindro in****acciaio inossidabile****contenuto in una struttura in cemento armato di alcuni metri di spessore, in modo da evitare fuoriuscite di radiazioni. All’interno del reattore è immesso un fluido refrigerante vettore, che assorbe il calore prodotto durante la reazione e lo trasporta all’acqua contenuta in una caldaia; l’acqua viene così trasformata in vapore ad alta pressione che è inviato alla turbina.

## Il sistema di raffreddamento

Le fasi successive sono analoghe a quelle delle centrali termoelettriche, regolate da un alternatore, un trasformatore, un condensatore e una torre di raffreddamento.

# Come funzionano le centrali nucleari



Quali sono le trasformazioni energetiche che si verificano nelle centrali nucleari?

1. l’ energia nucleare del combustibile fissile genera energia termica che riscalda l’acqua contenuta in una caldaia
2. il vapore prodotto fornisce l’ energia cinetica necessaria ad azionare la turbina.
3. l’ energia meccanica della turbina viene trasformata in energia elettrica dall’alternatore.

Al termine del processo il combustibile esausto continua a emettere radiazioni pericolose per lungo tempo,  e pertanto deve essere immagazzinato in depositi sicuri e schermati. Anche le barre di controllo, dopo il loro uso, emettono radioattività; per ragioni di sicurezza, vengono immerse in vasche di raffreddamento piene d’acqua, dove sono lasciate per almeno un anno, prima di essere immagazzinate nei depositi sicuri.

# Fusione nucleare controllata: è possibile?

Sono in corso ricerche mirate ad ottenere una centrale a fusione nucleare controllata.

La difficoltà è dovuta al fatto che la fusione richiede temperature molto alte, di milioni di gradi centigradi, che non possono essere contenute da alcun materiale attualmente conosciuto. Nelle sperimentazioni effettuate fino a oggi, per contenere il calore prodotto sono stati impiegati campi elettromagnetici, ma tale tecnologia non è ancora applicabile a una centrale vera e propria ed è molto costosa. E’ in costruzione in Francia un reattore sperimentale a fusione nucleare controllata denominato  ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) finanziato dall’Unione europea, la Russia, la Cina, il Giappone, gli Stati Uniti d’America, l’India e la Corea del Sud.

La realizzazione di una centrale a fusione nucleare fornirebbe un’elevata quantità di energia elettrica senza l’utilizzo di combustibili fossili e i rischi di scorie nucleari disperse nell’ambiente, riducendo così i problemi legati all’ inquinamento. L’unica scoria prodotta sarebbe l’ elio, un gas pulito e non radioattivo.



Tratto da:

Tecnologia, progettazione, ambiente – S. Rosa,o, D. Cirilli, F. Guglielmi, N. Pertici – Zanichelli

Testo, schemi e video a cura del Prof. P.D. Fischer

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