Come funziona l’energia nucleare

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Come funziona l’energia nucleare e come il processo di produzione dell’energia nucleare nei nuovi reattori autofertilizzanti può produrre meno materiali di scarto radioattivi.

L’energia nucleare

Con il termine energia nucleare ci si riferisce alla produzione di energia come risultato della fissione di particelle atomiche di materiale radioattivo, come l’uranio. L’energia rilasciata dalla fissione delle particelle crea una scarica che viene incanalata in diverse turbine per produrre elettricità.
Per essere più specifici, la fissione è il processo che divide una singola particella atomica, bombardandola con neutroni, per creare una grande massa di energia risultante dal processo di rottura. Da non confondere con la fusione, in ogni caso, perché la fusione è il processo che combina le molecole in un’altra sostanza. I reattori nucleari sono centrali specializzate che utilizzano materiali come l’uranio per generare elettricità forzando verso le turbine il percorso delle scariche di calore ed energia generate. In molti casi, i reattori che producono energia nucleare sono molto simili ad altre centrali energetiche esistenti in giro per il mondo. Utilizzano soltanto un differente materiale come carburante.

I carburanti principali per i reattori nucleari sono l’uranio 235, il plutonio 239 e l’uranio 238. Di questi tre, l’unico materiale naturalmente disponibile è l’uranio 235, mentre gli altri sono differenti isotopi o variazioni di un determinato minerale. Un isotopo è un composto molecolare che ha delle lievi differenze rispetto all’elemento atomico di base, come un numero maggiore o minore di elettroni o neutroni nel suo nucleo. Questi isotopi posso avere diverse proprietà e possono essere utili per generare diverse quantità di energia. Questi tre differenti composti sono usati come carburante per i reattori nucleari perché risultano altamente fissabili e di conseguenza ottimi per produrre grandi quantità di energia nucleare utilizzando meno materiale possibile.

Tra questi tre composti, il materiale più difficile da utilizzare come carburante è l’uranio 238. I nuovi “reattori autofertilizzanti veloci” però hanno la capacità di lavorarlo in maniera più efficace grazie alla facoltà di bombardare le barre d’uranio con neutroni ad alta velocità per penetrare e rompere il nucleo dell’uranio 238. Il 99.3 per cento dell’uranio estratto è uranio 238, questo rende i nuovi reattori autofertilizzanti fino a sessanta volte più efficienti delle vecchie centrali nucleari.

I nuovi reattori autofertilizzanti producono energia nucleare riducendo gli scarti

Nelle centrali nucleari, normalmente, per utilizzare al meglio l’uranio, occorre estrarlo, avvolgerlo in pellet e poi ridurlo in barre che possono essere inserite nel nocciolo della centrale nucleare. Le barre permettono un funzionamento ottimizzato dell’uranio durante il processo di bombardamento per creare la fissione in ogni molecola e di trasferire l’energia nucleare nelle turbine che la rendono utilizzabile. L’energia a questo punto è ormai pronta per essere utilizzata e quindi introdotta nella rete elettrica.

Il sottoprodotto (i materiali di scarto) di queste reazioni consistono in uranio esaurito, che non contiene più materiale fissabile, e alcune sostanze radioattive (molto spesso diversi isotopi) che sono il risultato della lavorazione dei neutroni nel processo di produzione di energia e il risultato delle variazioni dei materiali di base serviti per la fissione. Questi prodotti sono presenti in larga parte nei reattori nucleari di vecchia generazione, meno efficienti nella lavorazione dell’uranio. I nuovi reattori autofertilizzandi veloci hanno la capacità di bombaradare i materiali con neutroni in modo più efficiente e quindi di ridurre in modo sensibile la produzione di materiali di scarto.

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