ENERGIA NUCLEARE Prof. Matteo Cecchini

CENTRALI ELETTRONUCLEARI nel mondo ENERGIA NUCLEARE CENTRALI ELETTRONUCLEARI nel mondo n. 442 centrali attive e 66 in costruzione (dati marzo 2016)

CENTRALI ELETTRONUCLEARI in Europa ENERGIA NUCLEARE CENTRALI ELETTRONUCLEARI in Europa n. 134 centrali attive e 6 in costruzione solo nell’Unione Europea (dati dicembre 2011)

ENERGIA NUCLEARE CENTRALI ELETTRONUCLEARI in Italia nessuna centrale attiva Località Potenza (MW) Inizio costruzione Inizio produzione commerciale Dismissione Borgo Sabotino (LT) 153 1958 1964 1987 Sessa Aurunca (CE) 150 1959 1982 Trino (VC) 260 1961 1965 1990 Caorso (PC) 860 1970 1981 Montaldo di Castro (VT) 982+982 costruzione interrotta nel 1988

ENERGIA NUCLEARE Cronologia 1942 1945 1954 1963-‘64 1966 1986 1987 Enrico Fermi innesca la prima reazione nucleare a catena controllata della storia dando l'avvio all'era atomica. 1945 Due bombe atomiche distruggono le città giapponesi di Hiroshima e Nagasaki, segnando la fine della Seconda Guerra Mondiale. Si tratta della prima utilizzazione pratica della fissione nucleare. 1954 In Unione Sovietica, entra in funzione la prima centrale elettronucleare. 1963-‘64 Entrano in funzione i primi impianti in Italia basati sulle più innovative tecnologie dell'epoca a Latina, Sessa Aurunca e Trino. 1966 L'Italia raggiunge una produzione di energia di origine nucleare pari a 3,9 miliardi di kWh, divenendone il terzo produttore al mondo. 1986 Esplode uno dei reattori della centrale nucleare di Chernobyl (attuale Bielorussia, allora Unione Sovietica). Questo immane disastro segna l'inizio di un atteggiamento critico verso i rischi del nucleare. 1987 In Italia si svolgono tre referendum sul nucleare. La maggioranza degli italiani recatisi alle urne vota per il "Sì", segnando di fatto l'abbandono da parte dell'Italia del ricorso al nucleare come forma di approvvigionamento energetico. Dopo poco tempo le quattro centrali nucleari in Italia vengono chiuse. 2011 Incidente nella centrale di Fukushima in Giappone conseguente a terremoto e tzunami. Nuovo referendum sul nucleare in Italia con conseguente abrogazione delle nuove norme che consentono la produzione nel territorio nazionale di energia elettrica nucleare. Per approfondire: http://www.eniscuola.net/argomento/nucleare/conoscere-il-nucleare/un-po-di-storia-il-nucleare/

ENERGIA NUCLEARE E = m x C2 COS’E’ L’energia nucleare è una forma di energia che deriva da profonde modificazioni della struttura stessa della materia. La materia può trasformarsi in energia secondo la legge fisica scoperta dallo scienziato Albert Einstein nel 1905 che viene espressa nella formula: E = m x C2 Da essa si ricava che la quantità di energia prodotta (E) è uguale alla massa di materia trasformata (m) moltiplicata per una costante (C) che corrisponde alla velocità della luce (300.000 Km/s) elevata al quadrato. Con un calcolo puramente aritmetico si può constatare come, anche con un valore di massa molto piccolo, moltiplicato però per un numero molto grande (C2) si può ricavare una quantità di energia elevatissima. Le scoperte della scienza e le applicazioni della tecnica hanno finora permesso di sfruttare questo principio in forma molto limitata: nei processi nucleari attualmente conosciuti, solo una piccolissima parte di materia si trasforma in energia.

ENERGIA NUCLEARE COS’E’ FISSIONE FUSIONE (rottura) (unione) Per ricavare energia dal nucleo dell’atomo esistono due procedimenti, uno opposto all’altro:   FISSIONE (rottura) FUSIONE (unione) di un nucleo pesante come quello dell’uranio. dei nuclei leggeri come quelli di idrogeno.

…bisogna prima ricordare come è fatto un atomo… ENERGIA NUCLEARE …bisogna prima ricordare come è fatto un atomo… GUARDA IL VIDEO: https://www.youtube.com/watch?v=sxxbgcfPO3U ISOTOPO: Atomo di uno stesso elemento chimico con lo stesso numero di protoni ma un diverso numero di neutroni. URANIO 238 92 protoni 146 neutroni URANIO 235 143 neutroni Esempio di un atomo

FISSIONE NUCLEARE e reazione a catena ENERGIA NUCLEARE FISSIONE NUCLEARE e reazione a catena Quasi tutti gli elementi esistenti in natura hanno un nucleo molto stabile, che non può essere rotto, come nel caso del ferro, dell’alluminio, dell’ossigeno, del cloro, ecc. L’Uranio 235 costituisce un’eccezione: è un elemento “fissile”. L’uranio 235 è presente in natura solo in un piccola percentuale, il 7‰ nell’uranio 238. Quest’ultimo quindi deve essere “arricchito” per aumentare la quantità di uranio 235, che costituisce il “combustibile” delle centrali elettronucleari. La fissione (o scissione) nucleare avviene in questo modo: - Un neutrone viene “sparato” contro il nucleo di uranio 235, che si divide in due frammenti (cripton e bario) e libera un neutrone; - Rimangono quindi i due nuclei risultanti e il neutrone liberato, ma la somma di queste masse è inferiore a quella dell’atomo originario di uranio 235. Quindi, a seguito della rottura del nucleo, una piccola quantità di massa si è trasformata in energia sotto forma di calore. Quando gli atomi sono molti, si ha una reazione a catena, che nelle centrali elettronucleari viene tenuta sotto controllo.

ENERGIA NUCLEARE CENTRALI NUCLEARI BOMBA ATOMICA CENTRALE NUCLEARE Come possiamo sfruttare l’energia nucleare prodotta per fissione? BOMBA ATOMICA CENTRALE NUCLEARE La prima bomba atomica ("Little Boy") fu sganciata sul centro della città di Hiroshima il 6 agosto 1945. La seconda bomba ("Fat Man“) fu sganciata invece su Nagasaki il 9 agosto 1945. Il loro utilizzo segnarono la fine della Seconda guerra mondiale. Questi sono stati gli unici casi d'impiego bellico di armi nucleari. Permettono la produzione di energia elettrica. GUARDA I VIDEO: https://www.youtube.com/watch?v=YvbR-tJ47xs https://www.youtube.com/watch?v=bA9r1UWwQlU

ENERGIA NUCLEARE FUSIONE NUCLEARE Questa reazione avviene naturalmente e in continuazione nel Sole e nelle altre stelle, a una temperatura di alcuni milioni di gradi. Il Sole emette grandi quantità di energia trasformando una parte della sua materia e diventando, perciò, sempre più leggero in un processo che dura da milioni di anni. La fusione nucleare consiste nell’unione di nuclei di atomi leggeri per formare nuclei più pesanti: si può dire che sia il processo inverso rispetto alla fissione. Quando due nuclei leggeri (deuterio e trizio, isotopi dell’idrogeno) sono spinti con forza l’uno contro l’altro, possono saldarsi, fondersi insieme e formare un solo nucleo di elio, il quale però risulta un po’ meno pesante della somma degli altri due. La quantità mancante si è trasformata in energia. Gli scienziati sono riusciti a realizzare la fusione nucleare soltanto in forma non controllata in ordigni micidiali: la bomba a idrogeno. Non sono ancora riusciti a far sprigionare questa enorme energia in maniera lenta e controllata a causa delle altissime temperature occorrenti alla reazione: molti milioni di gradi. Non esiste al mondo alcun materiale solido capace di resistere a tali temperature. Ad ogni modo la reazione non produce scorie radioattive.