Atlante dell'Energia

L’ENERGIA NUCLEARE

• Gli impianti di prima generazione sono quelli costruiti tra gli anni ’50 e ’60 del secolo scorso, essenzialmente sperimentali. Il primo reattore nucleare civile fu quello di Obninsk (ex URSS), attivato nel 1954: forniva circa 5 MW di energia elettrica (mentre oggi ci sono reattori in grado di svilupparne 1700). • Gli impianti di seconda generazione utilizzano come moderatori grafte, gas, acqua, acqua pesante, acqua sotto pressione o acqua bollente. I reattori moderati e refrigerati ad acqua sotto pressione ( PWR - Pressurized Water Reactor) e acqua bollente ( BWR - Boiling Water Reactor ) sono tuttora di gran lunga i più diffusi nel mondo. • Gli impianti di terza generazione derivano da quelli di seconda (specialmente BWR e PWR) ma sono più sicuri ed effcienti; il primo è stato attivato in Giappone nel 1996, e la maggior parte di quelli attivi si trova in Asia. Gli EPR - European Pressurized Reactor , di costruzione francese e tedesca e in procinto di essere utilizzati in Cina sono tra i più evoluti di questa classe (tanto da essere classifcati come di terza generazione + ): producono circa il 15% in meno di scorie radioattive per ogni MW generato e hanno un’effcienza energetica (37%) maggiore rispetto ai PWR tradizionali. Inoltre adottano misure di sicurezza estremamente sofsticate (come la difesa in profondità con tre barriere protettive e la quadruplicazione dei sistemi di controllo sulla reazione nucleare). • La quarta generazione comprende più tipologie innovative di impianti, ancora in fase di studio (dovrebbero fare la loro comparsa attorno al 2030). Saranno rivoluzionari sia dal punto di vista dell’ efcienza sia per quanto riguarda la sicurezza e la riduzione delle scorie prodotte, che in alcuni casi potrebbero essere “riprocessate” e utilizzate nuovamente come combustibile; perfno le scorie prodotte dai reattori attuali potrebbero essere utilizzate per alimentare alcuni reattori di quarta generazione. Questi impianti infatti avranno nuovi cicli di sfruttamento del combustibile, oltre a usare moderatori (sodio, piombo, elio) e in alcuni casi anche materiali fssili differenti dagli attuali.

• FIGURA 2 - Sala di controllo di una centrale nucleare.

A tale scopo vengono impiegate le cosiddette barre di controllo : barre di argento, indio e cadmio, metalli in grado di catturare neutroni liberi. L’inserimento parziale di queste barre nel nòcciolo diminuisce l’intensità della reazione. Quando tutte le barre di controllo disponibili vengono interamente inserite, il reattore si spegne. L’enorme quantità di energia termica che si sprigiona dalla fssione riscalda l’acqua contenuta in tubature adiacenti al nòcciolo, trasformandola in un fusso di vapore che aziona una serie di turbine che a loro volta, azionando degli alternatori, generano energia elettrica. Successivamente, il vapore viene condensato con l’ausilio di una torre di raffreddamento dalla caratteristica forma svasata e ritorna al reattore come acqua. La sicurezza è uno degli aspetti più delicati di una centrale nucleare. Per questo i reattori vengono protetti da uno o più sarcofagi di cemento, acciaio e altri materiali in grado di contenere le radiazioni; inoltre sono sempre attivi sistemi di spegnimento automatico per intervenire al minimo segno di surriscaldamento ( • Figura 2 ). Quelle appena illustrate sono le caratteristiche base di funzionamento di un impianto nucleare teorico. Ma nel corso dei decenni le centrali nucleari si sono evolute notevolmente, compiendo veri “salti generazionali” grazie al susseguirsi di innovazioni tecnologiche che le hanno rese più effcienti e sicure:

• FIGURA 1 - Schema generale di un impianto nucleare a fissione.

Appunti di... ❱

...chimica-fisica: ❱ Sempre più spesso si sente parlare di plutonio (simbolo chimico Pu ) in relazione alle centrali nucleari. In effetti, il plutonio, un metallo radioattivo bianco-argenteo ottenuto artificialmente per la prima volta nel 1940, è un materiale fissile al pari dell’uranio-235, ed è già utilizzato in alcuni particolari tipi di impianti. Nonostante se ne trovino tracce in natura nei minerali contenenti anche uranio, il plutonio si ottiene soprattutto trattando il combustibile esaurito dei reattori nucleari.