Immagina un’energia potente e inesauribile, pronta a liberarsi dal cuore degli atomi stessi. È l’energia nucleare, una forza potente in grado da sola di poter alimentare le nostre città, illuminare le nostre case e guidare i nostri progressi tecnologici.
In questo articolo scopriremo come funziona la fissione nucleare, dove i nuclei degli atomi pesanti si dividono rilasciando un’enorme quantità di energia. Inoltre, tratteremo anche la fusione nucleare, un processo rivoluzionario che potrà generare energia simile a quella prodotta nel sole.
Cos’è l’energia nucleare e come funziona la fissione e la fusione
L’energia nucleare è l’energia rilasciata durante i processi di fissione e fusione nucleare. La fissione nucleare avviene quando il nucleo di un atomo pesante, come l’uranio o il plutonio, viene diviso in due parti più piccole, rilasciando una grande quantità di energia. La fusione nucleare, d’altra parte, avviene quando nuclei leggeri, come quelli di idrogeno, si combinano per formare un nucleo più pesante, generando una quantità enorme di energia.
L’energia generata dalle reazioni genera a loro volta calore, il quale viene utilizzato per riscaldare l’acqua e produrre vapore. Questo processo è simile a quello delle tradizionali centrali termoelettriche a combustibili fossili o come le centrali geotermiche. Il vapore prodotto alimenta una turbina che, a sua volta, fa girare un alternatore, trasformando l’energia meccanica in energia elettrica.
Impieghi dell’energia nucleare nel mondo e i vantaggi e svantaggi della fissione e della fusione nucleare
L’energia nucleare ha molteplici impieghi nel mondo, ma i due principali sono la produzione di elettricità e la propulsione di navi e sottomarini. La fissione nucleare è attualmente la tecnologia più utilizzata nelle centrali nucleari per produrre energia elettrica.
Vantaggi e svantaggi della fissione nucleare
La fissione nucleare offre alcuni vantaggi significativi. Innanzitutto, ha una grande capacità di generare una quantità considerevole di energia con una minima quantità di materiale nucleare. Inoltre, si tratta di un’ energia sempre disponibile, che non risente degli agenti atmosferici. Ed in più, non emettono gas a effetto serra durante il processo di generazione di elettricità, contribuendo alla lotta contro il cambiamento climatico.
Tuttavia, ci sono anche degli svantaggi da considerare. La produzione di scorie radioattive è uno dei principali problemi associati alla fissione nucleare. Queste scorie richiedono una gestione e uno smaltimento sicuro a lungo termine. Inoltre, la possibilità di incidenti nucleari e il rischio di proliferazione nucleare sono preoccupazioni importanti che richiedono misure di sicurezza rigorose. Senza considerare che il processo di costruzione delle centrali nucleari è molto lungo ed oneroso.
Vantaggi e svantaggi della fusione nucleare
La fusione nucleare, una tecnologia ancora in fase di sviluppo, è considerata l’energia del futuro, perché a pieno regime potrebbe riuscire a produrre una quantità impressionante di energia.
I vantaggi potenziali della fusione nucleare sono enormi. Oltre al già citato potenziale produttivo energetico bisogna evidenziare come questa tecnologia sfrutti gli atomi di deuterio e trizio, come combustibile, parenti stretti dell’idrogeno, che come sappiamo è abbondante sulla Terra. Inoltre, la fusione nucleare non produce scorie radioattive a lunga durata e non contribuisce all’effetto serra.
Tuttavia, i principali svantaggi della fusione nucleare sono le sfide tecniche e ingegneristiche che devono essere superate per rendere questa tecnologia commercialmente fattibile. Infatti, il principale problema è la necessità di dover riscaldare il plasma a temperature di oltre 100 milioni di gradi, mantenendolo confinato in uno spazio limitato per un tempo sufficiente a che l’energia liberata dalle reazioni di fusione possa compensare sia le perdite, sia l’energia usata per produrlo.
A temperature estremamente elevate, la sfida diventa quella di confinare il plasma. Poiché non esistono contenitori naturali che possano resistere a tali condizioni, si ricorre al confinamento magnetico. Le particelle sono costrette a seguire traiettorie a spirale lungo le linee di forza del campo magnetico, mantenendosi così lontane dalle pareti del contenitore ed evitando quindi di surriscaldarlo.
Un esempio di contenitore per il plasma è il Tokamak, un tipo di reattore a cui l’ENEA (Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile), lavora di concerto nell’ambito del progetto EURATOM (Comunità europea dell’energia atomica).
Le centrali nucleari: attività e sicurezza
Attualmente, molti paesi utilizzano la tecnologia della fissione nucleare per produrre elettricità. Tra i principali si annoverano gli Stati Uniti, la Francia, la Cina e il Giappone. Queste centrali sfruttano il calore prodotto dalla fissione nucleare per generare vapore, che poi muove le turbine che producono elettricità.
Con circa 440 reattori in funzione in 30 paesi diversi, di cui 180 in Europa, la fissione nucleare rappresentava, alla fine del 2019, il 10% della produzione mondiale di elettricità.
Di questi Paesi non fa parte l’Italia, o per lo meno non ne fa più parte dal 1990 quando è stata chiusa l’ultima centrale in seguito al referendum del 1987. Tra il 1963 ed il 1990 sono state attive ben 4 centrali nel Belpaese che garantivano il 3-4% del fabbisogno energetico interno dell’epoca.
La sicurezza delle centrali nucleari e i rischi associati
La sicurezza delle centrali nucleari rappresenta una questione di primaria importanza nell’ambito dell’energia nucleare. Nonostante l’adozione di misure rigorose, gli incidenti nucleari sono motivo di preoccupazione. Eventi come quello di Chernobyl nel 1986 e Fukushima nel 2011 hanno evidenziato i rischi associati all’utilizzo di questa forma di energia.
Per affrontare tali rischi, è stato necessario intervenire a livello internazionale con l’IAEA (Agenzia internazionale per l’energia atomica) e la Convenzione sulla sicurezza nucleare. Questa convenzione è stata adottata a Vienna il 17 giugno 1994 e aggiornata nel 2014. I suoi obiettivi sono raggiungere e mantenere un alto livello di sicurezza nucleare in tutto il mondo, istituire e mantenere efficaci misure di difesa nelle strutture nucleari contro i potenziali rischi radiologici, nonché prevenire incidenti con conseguenze radiologiche.
Gli incidenti nucleari hanno evidenziato la necessità di adottare misure di prevenzione e sicurezza più stringenti. In seguito a questi eventi, sono state introdotte normative più rigorose nel settore nucleare. Sono state implementate nuove tecnologie e progettazione di reattori più sicuri, è stata data una maggiore attenzione alla formazione del personale e sono stati sviluppati piani di emergenza dettagliati. È fondamentale sottolineare che il settore nucleare ha tratto importanti lezioni dagli incidenti passati ed è costantemente impegnato nel miglioramento della sicurezza delle centrali.
Politiche dell’Unione Europea sull’energia nucleare
L’Unione Europea, finanzia la ricerca del settore nucleare dell’Unione Europea (UE) attraverso programmi quadro pluriennali. In particolare, il programma Euratom è dedicato alle attività di ricerca e formazione nel campo nucleare ed è complementare, sebbene separato, dal programma quadro dell’UE per la ricerca e l’innovazione, noto come Horizon 2020.
Per il periodo 2021-2025, il programma Euratom ha stanziato un finanziamento complessivo di 1,38 miliardi di euro. Questo importo è suddiviso tra tre programmi specifici. Il primo programma riguarda le azioni indirette nella ricerca sull’energia da fusione e dispone di un budget di 583 milioni di euro. Il secondo programma riguarda la fissione nucleare e la radioprotezione, con un finanziamento di 266 milioni di euro. Infine, il terzo programma riguarda le azioni dirette intraprese dal Centro comune di ricerca della Commissione Europea e dispone di un budget di 532 milioni di euro. Un’ ulteriore dotazione finanziaria di 300 milioni di euro per il periodo 2021-2027 per il nuovo strumento europeo per la cooperazione internazionale in materia di sicurezza nucleare.
Questi finanziamenti mirano a sostenere la ricerca, lo sviluppo e l’innovazione nel settore nucleare, sia per l’energia da fusione che per la fissione nucleare, oltre a promuovere la radioprotezione. Il programma Euratom rappresenta un impegno significativo dell’UE per sviluppare tecnologie nucleari sicure, sostenibili ed efficienti, al fine di raggiungere gli obiettivi energetici e climatici dell’Unione Europea.
E in Italia?
In Italia, l’energia nucleare è stata fermata dal referendum del 1987. Tuttavia, negli ultimi tempi si è osservato un crescente interesse e dibattito sul tema da parte di politici ed esperti.
Un segnale significativo di cambiamento è stato l’accordo firmato quest’anno tra Ansaldo Energia, Ansaldo Nucleare, la compagnia francese EDF (uno dei principali produttori di energia nucleare a livello mondiale) e la sua controllata italiana Edison. Questo accordo mira a sfruttare le competenze specifiche dei quattro partner per lo sviluppo dell’energia nucleare in Europa, in particolare nel campo degli Small Modular Reactor (SMR).
Gli SMR sono mini reattori caratterizzati da rigorose misure di sicurezza, che richiedono investimenti contenuti e possono generare sia energia elettrica che termica, adattandosi in modo flessibile alle esigenze del sistema energetico e dei territori. Un vantaggio aggiuntivo è la possibilità di assemblarli direttamente in loco.
Questi impianti, con una potenza installata di circa 300 MW, sono considerati come una possibile soluzione per una potenziale reintroduzione dell’energia nucleare in Italia. La loro dimensione compatta e la maggiore flessibilità consentirebbero di rispondere in modo più adeguato alle esigenze locali, riducendo l’impatto ambientale.
Conclusione
In conclusione, l’energia nucleare si profila come una soluzione di grande importanza per il futuro. La fissione nucleare, con i suoi vantaggi di generazione di energia efficiente e a basse emissioni di gas serra, rappresenta già una fonte energetica significativa in diversi paesi. Allo stesso tempo, la fusione nucleare emerge come una tecnologia promettente, in grado di produrre una quantità impressionante di energia utilizzando combustibili abbondanti e senza generare scorie radioattive a lunga durata. Nonostante le sfide tecniche da superare, la fusione nucleare potrebbe rivoluzionare il settore energetico.
In questo contesto, l’Italia sta mostrando un crescente interesse nel nucleare, come evidenziato dall’accordo per lo sviluppo degli Small Modular Reactor. Considerando il potenziale e i progressi nel settore nucleare, diventa chiaro che questa forma di energia può svolgere un ruolo cruciale nella transizione ecologica e nell’avvicinamento ad un futuro energetico pienamente sostenibile e affidabile.
Fonti
- Ministero dell’Ambiente e della Sicurezza Energetica, Fissione e fusione nucleare
- Geopop, Energia Nucleare: cos’è, come viene prodotta e cosa cambia tra fissione e fusione
- Enea, Fusione Nucleare
- Parlamento Europeo, Energia nucleare
- Il sole 24 ore, Ansaldo, Edison, Edf: accordo per il futuro del nucleare in Italia
Io sono dell’idea che, se gli impianti vengono tenuti in sicurezza si potrebbe investire nuovamente su questa fonte energetica