Portale:Energia nucleare

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Portale Energia Nucleare

Progetto Scienza e tecnica · Baretto di Scienza e tecnica · Categoria Energia nucleare


 
 
Introduzione

Con energia nucleare si intendono tutti quei fenomeni in cui si ha la produzione di energia in seguito a trasformazioni nei nuclei atomici. L'energia nucleare, insieme alle fonti rinnovabili e le fonti fossili, è una fonte di energia primaria, ovvero è presente in natura e non deriva dalla trasformazione di altra forma di energia.

Le reazioni che coinvolgono l'energia nucleare sono principalmente quelle di fissione nucleare, di fusione nucleare e quelle legate alla radioattività (decadimento radioattivo).

Nelle reazioni di fissione (sia spontanea, sia indotta), nuclei di atomi con alto numero atomico (pesanti) come, ad esempio, l'uranio, il plutonio e il torio si spezzano producendo nuclei con numero atomico minore, diminuendo la propria massa totale e liberando una grande quantità di energia. Il processo di fissione indotta viene usato per produrre energia nelle centrali elettronucleari. Le prime bombe atomiche, del tipo di quelle sganciate su Hiroshima e Nagasaki, erano basate sul principio della fissione. Si deve notare che in questo contesto il termine atomico è assolutamente inesatto o almeno inappropriato in quanto i processi coinvolti sono viceversa di tipo nucleare, coinvolgendo i nuclei degli atomi e non gli atomi stessi.

Nelle reazioni di fusione, i nuclei di atomi con basso numero atomico, come l'idrogeno, il deuterio o il trizio, si fondono dando origine a nuclei più pesanti e rilasciando una notevole quantità di energia (molto superiore a quella rilasciata nella fissione, a parità di numero di reazioni nucleari coinvolte).

In natura le reazioni di fusione sono quelle che producono l'energia proveniente dalle stelle. Finora, malgrado decenni di sforzi da parte dei ricercatori di tutto il mondo, non è ancora stato possibile realizzare, in modo stabile, reazioni di fusione controllata sul nostro pianeta, anche se è in sviluppo il progetto ITER, un progetto che con il successore DEMO darà vita alla prima centrale elettronucleare a fusione del mondo. È invece attualmente possibile ottenere grandi quantità di energia attraverso reazioni di fusione incontrollate, come ad esempio nella bomba all'idrogeno.

Le reazioni di decadimento radioattivo coinvolgono i nuclei di atomi instabili, che tramite processi di emissione/cattura di particelle subatomiche (radioattività) tendono a raggiungere uno stato di maggior equilibrio, in conseguenza della diminuzione della massa totale del sistema. Quelle in cui si ha la maggiore quantità di energia liberata sono i processi di diseccitazione gamma: le particelle interessate sono fotoni generalmente ad alta energia, ovvero radiazioni elettromagnetiche alle frequenze più alte (anche se più precisamente si ha sovrapposizione fra le frequenze delle emissioni X di origine atomica e gamma di origine nucleare).

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Voce in evidenza
Modello dell'ITER.Notare le dimensioni del toroide paragonate a quelle del tecnico in tuta bianca in basso a destra

ITER (che in origine significava International Thermonuclear Experimental Reactor, e che in seguito è stato usato con il significato originale latino, cammino) è un progetto internazionale che si propone di realizzare un reattore a fusione nucleare in grado di produrre più energia di quanta ne consumi per l'innesco e il sostentamento della fusione.

Nello specifico, ITER è un reattore deuterio-trizio. Verrà costruito a Cadarache, nel Sud della Francia da un consorzio di Unione europea, Russia, Cina, Giappone, Stati Uniti d'America, India e Corea del Sud. Il costo previsto è di 10 miliardi di euro.

Il progetto finale è ancora in fase di elaborazione. Il reattore a fusione ITER è una sperimentazione che deve fornire indicazioni sulla fisica del plasma che permettano di ottenere una reazione di fusione stabile. Inoltre in ITER verranno testate alcune soluzioni tecnologiche necessarie per la futura centrale elettrica a fusione (DEMO)


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Centrali nucleari

Three Mile Island è una centrale nucleare situata sull'isola omonima lungo il fiume Susquehanna nei pressi di Harrisburg (capitale dello stato della Pennsylvania, USA), resa celebre quando nel 1979 subì il più grave incidente mai avvenuto in una centrale nucleare statunitense, con il rilascio di una quantità significativa di radiazioni, stimate in un massimo di 13 milioni di curie in forma di gas nobili (480 PBq), e meno di 20 curie (740 GBq) di iodio 131 (particolarmente pericoloso). L'incidente è classificato a livello 5 (incidente con significative conseguenze all'esterno dell'impianto) della scala INES dell'IAEA. Tuttavia non vi sono state morti accertate fra i lavoratori della centrale e la popolazione del circondario direttamente attribuibili all'incidente.


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Biografia
Enrico Fermi
Medaglia del Premio Nobel Premio Nobel per la fisica 1938

Enrico Fermi (Roma, 29 settembre 1901Chicago, 28 novembre 1954) è stato un fisico italiano naturalizzato statunitense, tra i più noti al mondo, principalmente per i suoi studi teorici e sperimentali nell'ambito della fisica atomica.
Sono celebri, tra l'altro, la sua teoria del decadimento β, la statistica quantistica di Fermi-Dirac, i risultati concernenti le interazioni nucleari.

In suo onore venne dato il nome ad un elemento della tavola periodica, il Fermio (simbolo Fm). Il sottomultiplo del metro pari a 10-15m (femtometro), che ha simbolo fm, in fisica atomica e nucleare viene comunemente chiamato fermi.

Enrico Fermi progettò e guidò la costruzione del primo reattore nucleare a fissione, che produsse la prima reazione nucleare a catena controllata. Fu uno dei direttori tecnici del Progetto Manhattan, che portò alla realizzazione della bomba atomica. L'attività di Fermi si è manifestata in molti campi della fisica, ed egli è universalmente riconosciuto come uno dei più grandi scienziati di tutti i tempi. Nel 1938 ricevette il Premio Nobel per la fisica, per la sua identificazione di nuovi elementi della radioattività e la scoperta delle reazioni nucleari mediante neutroni lenti.

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