Atlante dell'Energia

Energia nucleare: la tecnologia Una centrale nucleare è un impianto molto sosticato per la produzione di energia elettrica; come combustibile utilizza materiale radioattivo che sviluppa reazioni a catena controllate e modulabili.

• Come è fatto un impianto nucleare?

• Che cosa si intende per “nucleare di quarta generazione”?

La più diffusa applicazione della ssione nucleare è la produzione di energia elettrica. Gli impianti nucleari ( • Figura 1) creati a tale scopo sfruttano l’energia prodotta da reattori il cui funzionamento è garantito dalla presenza di tre elementi indispensabili: il combustibile, il moderatore, le barre di controllo. Il combustibile più comunemente impiegato è il biossido di uranio. Il minerale, trasformato in piccole pastiglie cilindriche ( pellets ) del diametro di 1-2 cm, arricchito in isotopi 235 U, viene inserito nelle barre di zirconio che costituiscono il cuore del reattore, il nòcciolo , dove ha luogo la ssione.

L’uranio impiegato negli impianti nucleari viene denito, per convenzione, “combustibile” anche se nel corso della ssione non avviene alcuna combustione. Il nòcciolo è immerso in una sostanza che funge da moderatore

(acqua, acqua pesante , gas inerti o grate) e che ha lo scopo di rallentare i neutroni che bombardano l’uranio-235 e innescano la reazione a catena tipica della ssione. La reazione a catena

deve essere modulabile ed eventualmente arrestabile.

Vapore acqueo

Rete della distribuzione elettrica

Tubi per il vapore

Generatori di vapore

Edificio di contenimento

Torre di raffreddamento

Trasformatore

Turbina a vapore

Generatore

Barre di controllo

Uranio combustibile

Serbatoio di acqua fredda

Pompa

Bacino di acqua fredda

Involucro del reattore

Acqua di raffreddamento

Pompa

Condensatore

PAROLE ❱

che nel nucleo ha anche un neutrone e quindi massa maggiore. L’acqua pesante si trova normalmente miscelata all’acqua normale in percentuale infinitesimale (in genere una molecola ogni 7000) sebbene, per la sua maggiore densità, tenda a concentrarsi nelle profondità oceaniche ( nel disegno, pesatura di uguali quantità di acqua leggera a sinistra, e acqua pesante a

destra). Come moderatore nelle centrali a fissione, l’acqua pesante è migliore dell’acqua leggera, in quanto il deuterio non assorbe i neutroni come invece tende a fare il prozio. Tuttavia la produzione di acqua pesante è straordinariamente dispendiosa sotto il profilo energetico. Sono sinonimi di acqua pesante: deuterossido e acqua deuterata.

Acqua pesante La sua molecola ha formula 2H 2 O (invece che H 2 O, la normale acqua “leggera”). Ciò significa che gli atomi di idrogeno legati all’ossigeno non hanno la struttura dell’isotopo comune – il prozio - formato da un solo protone nel nucleo e un solo elettrone in orbita, ma del deuterio (spesso indicato semplicemente da una D), isotopo