ENERGIA PER L'UOMO FONTI NON RINNOVABILI Classe 2IB – a.s.2014/15 ARNOLDI R., GHISLANDI S., TIRABOSCHI S., TACCHI G.

SOMMARIO FONTI NON RINNOVABILI La rivoluzione industriale Le centrali termoelettriche Le centrali nucleari la fissione nucleare Effetti la fusione nucleare FONTI NON RINNOVABILI 2

3 Roberto Arnoldi Sommario Sommario

LA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE Prima della rivoluzione industriale (arco cronologico compreso tra il 1780 e il 1830) l’energia che si aveva a disposizione era sufficiente per l’utilizzo quotidiano; venivano utilizzate la forza animale, il vento, le correnti d’acqua. Con la rivoluzione industriale la situazione cambiò: il fabbisogno di energia aumentò, l’energia disponibile a quei tempi non era più sufficiente. Effetti Sommario Sommario 4

LA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE La rivoluzione industriale interessò inizialmente il settore tessile-metallurgico e via via necessitò di un fabbisogno sempre maggiore di energia con il ricorso sempre maggiore ai cosiddetti combustibili fossili. La rivoluzione industriale ha comportato una profonda ed irreversibile trasformazione a partire dal sistema produttivo fino a coinvolgere il sistema economico e l'intero sistema sociale. Sommario 5

LA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE PROBLEMATICHE Con l’aumento dei consumi energetici sono sorte nuove problematiche: l’inquinamento e l’esaurimento delle risorse. L’inquinamento è il problema principale poiché ha effetti pesanti sull’ambiente che ci circonda e di conseguenza sugli esseri viventi. È un problema che tutt’oggi persiste, ma fortunatamente si sta studiando per cercare di prevenirlo e di limitarlo. L’altro problema è che le fonti più usate non sono rinnovabili, perciò tra decenni si esauriranno e bisognerà ricorrere ad altre soluzioni: fonti rinnovabili e fonti sostenibili come la fusione fredda, la piezonucleare, l’eolica, l’idroelettrica, la geotermica, le biomasse, la marina, le precipitazioni meteoriche, l’osmotica a gradiente salino. Sommario 6

CENTRALE TERMOELETTRICA 7 Tiraboschi Simone Sommario

Una centrale termoelettrica e' un impianto all'interno del quale il combustibile (carbone, nafta, metano) bruciato dalla caldaia, produce energia termica che trasforma l'acqua in vapore. CENTRALE TERMOELETTRICA Quest'ultimo, fortemente sotto pressione, va ad agire sulle palette delle turbine facendole ruotare; l’alternatore collegato provvede a trasformare l’energia cinetica in energia elettrica di media tensione. Il vapore, dopo aver ceduto il suo contenuto energetico alla turbina, viene raccolto dentro un condensatore all'interno del quale, per mezzo dell'acqua di raffreddamento proveniente dall'esterno, viene ritrasformato in acqua liquida e quindi ricondotto in caldaia attraverso una pompa per ripetere un nuovo ciclo. Il livello di tensione della corrente elettrica prodotta dall’alternatore viene innalzato da appositi trasformatori; quindi la corrente viene inviata alle stazioni di trasformazione e resa disponibile alla rete di distribuzione. 8 Sommario

COSTO IMPIANTO NON ECCESSIVO USO FONTI ESAURIBILI CENTRALE TERMOELETTRICA VANTAGGI SVANTAGGI COSTO IMPIANTO NON ECCESSIVO USO FONTI ESAURIBILI POSIZIONAMENTO FACILE DELLA CENTRALE INQUINAMENTO COSTO PRODUZIONE ENERGIA BASSO DISPERSIONE ENERGETICA Sommario 9

10 Tacchi Gabriele Sommario

Con centrale elettronucleare (comunemente centrale nucleare o centrale atomica o centrale termonucleare), si intende una centrale elettrica che, attraverso l'uso di uno o più reattori nucleari, sfrutta il calore prodotto da una reazione nucleare controllata. Viene generato vapore, a temperatura e pressione elevate, col fine di alimentare turbine collegate ad alternatori e produrre quindi corrente elettrica. CENTRALE NUCLEARE Le reazioni nucleari, a differenza di tutte le reazioni classiche, coinvolgono i nuclei degli atomi. Le reazioni nucleari sono di due tipi, le reazioni di fusione e le reazioni di fissione, e sfruttano la ben nota formula di Einstein. Equazione di Einstein La massa è, in sostanza, una forma di energia che in determinati processi (nucleari) può essere liberata. L'enorme fattore di conversione (c2  9 ·1016) che lega la massa e l'energia spiega come, anche partendo da una piccolissima massa, si possa ottenere un grandissimo quantitativo di energia. E = m · c2 E = energia (J) m = massa (kg) c = velocità della luce (m/s) Sommario 11

LA FISSIONE NUCLEARE E’ il processo per cui un nucleo si spezza per dare due nuclei, particelle subatomiche ed energia. Ad esempio, quando un nucleo di uranio-235 è colpito da un neutrone, si ha la reazione: Nella reazione una certa quantità di materia si trasforma in energia secondo la celebre equazione di Einstein E = mc2. La massa dei prodotti della reazione non è quindi uguale alla massa degli elementi presenti inizialmente. I neutroni liberati colpiscono, a loro volta, altri nuclei di U-235 producendo nuove fissioni che liberano altri neutroni causando una reazione a catena. Sommario 12

FISSIONE NUCLEARE Sommario 13

COMBUSTIBILE RELATIVAMENTE ABBONDANTE RADIOATTIVITA’ FISSIONE NUCLEARE VANTAGGI SVANTAGGI COMBUSTIBILE RELATIVAMENTE ABBONDANTE RADIOATTIVITA’ NON RILASCIANO NELL’ATMOSFERA TERRESTRE SOSTANZE CHE CONTRIBUISCONO ALL’AUMENTO DELL’EFFETTO SERRA RISCHIO DI INCIDENTI RILEVANTI SMALTIMENTO DELLE SCORIE CHE MANTENGONO UN ELEVATO GRADO DI RADIOATTIVITA’ ANCHE PER MOLTI SECOLI. Sommario 14

LA FUSIONE NUCLEARE La fusione è il processo attraverso il quale i nuclei di due o più atomi vengono avvicinati e compressi a tal punto da vincere la repulsione elettromagnetica. Unendosi tra loro generano un nucleo di massa minore della somma delle masse dei nuclei reagenti, quindi una certa quantità di materia si trasforma in energia secondo l’equazione di Einstein E = mc2. Il processo di fusione è il meccanismo che alimenta il Sole e le altre stelle. All'interno di esse - per il tramite della fusione nucleare - si sono generati e si generano tutti gli elementi che costituiscono l'universo, dall'elio fino all'uranio. La fusione nucleare è stata riprodotta dall'uomo con la realizzazione della bomba H. Studi sono in corso per riprodurre a fini energetici e a scala industriale fenomeni di fusione nucleare controllata in appositi reattori nucleari a fusione. Sommario 15

FUSIONE NUCLEARE VANTAGGI SVANTAGGI LA FUSIONE NUCLEARE CONTROLLATA POTREBBE RISOLVERE LA MAGGIOR PARTE DEI PROBLEMI ENERGETICI SULLA TERRA. NECESSARIA UNA GRANDE QUANTITA’ DI ENERGIA PER INNESCARE LA REAZIONE* SENZA EMISSIONI DI GAS NOCIVI O GAS SERRA E CON LA PRODUZIONE DI LIMITATE QUANTITÀ SCORIE RADIOATTIVE. REATTORI A FUSIONE TERMONUCLEARE, PER SCOPI CIVILI, ANCORA IN FASE SPERIMENTALE * Nelle bombe H la reazione viene addirittura innescata da una bomba atomica. Sommario 16