L'energia nucleare è un metodo per generare elettricità sfruttando l'energia rilasciata dalla scissione degli atomi, un processo noto come fissione nucleare. Questa tecnologia svolge un ruolo fondamentale nel mix energetico mondiale, offrendo una potente fonte di elettricità senza l’emissione diretta di gas serra. Comprenderne i principi fondamentali, il funzionamento e l’impatto fornisce una visione critica della sua funzione e rilevanza nella società moderna.
La fissione nucleare si verifica quando il nucleo di un atomo si divide in due o più nuclei più piccoli, insieme al rilascio di energia. Questo processo può essere avviato quando un nucleo cattura un neutrone. L'esempio più semplice riguarda l'uranio-235 ( \(^{235}\) U), un isotopo presente in natura. Quando \(^{235}\) U assorbe un neutrone, diventa instabile e si divide in due atomi più piccoli (prodotti di fissione), insieme ad altri due o tre neutroni e ad una grande quantità di energia. L'equazione seguente illustra una reazione di fissione nucleare semplificata:
\({}^{235}U + n \rightarrow {}^{92}Kr + {}^{141}Ba + 3n + \textrm{Energia}\)
Questa energia rilasciata viene sfruttata per generare elettricità nelle centrali nucleari.
Una centrale nucleare funziona secondo il principio di utilizzare il calore generato dalla fissione nucleare per produrre vapore, che poi aziona una turbina collegata a un generatore elettrico. I componenti principali coinvolti in questo processo sono il reattore, il sistema di raffreddamento, il generatore di vapore, la turbina e il generatore.
L’energia nucleare offre numerosi vantaggi, tra cui un’elevata densità energetica, basse emissioni di gas serra durante il funzionamento e affidabilità. Tuttavia, presenta anche sfide come la gestione dei rifiuti radioattivi, il rischio di proliferazione nucleare e il rischio di incidenti catastrofici.
Il combustibile nucleare esaurito e altri rifiuti radioattivi generati dalle centrali nucleari richiedono un'attenta manipolazione, lavorazione e stoccaggio a lungo termine. Le tecniche per la gestione dei rifiuti nucleari includono lo smaltimento geologico, in cui i rifiuti vengono sepolti in profondità nel sottosuolo, e il ritrattamento per recuperare combustibile utilizzabile.
Numerosi paesi utilizzano l’energia nucleare come una parte significativa del loro mix energetico, tra cui Stati Uniti, Francia, Cina e Russia. La Francia, in particolare, si distingue per ricavare una percentuale sostanziale della sua elettricità dall’energia nucleare, dimostrando il potenziale della tecnologia per ridurre la dipendenza dai combustibili fossili.
Mentre le centrali nucleari emettono quantità minime di gas serra durante il funzionamento, il ciclo di vita dell’energia nucleare, compresa l’estrazione mineraria, il trattamento del combustibile e la gestione dei rifiuti, contribuisce all’impatto ambientale. Affrontare adeguatamente questi aspetti è fondamentale per ridurre al minimo l’impronta ecologica dell’energia nucleare.
L’energia nucleare rimane una componente vitale del panorama energetico globale, offrendo una fonte di elettricità ad alta capacità e a basse emissioni di carbonio. Il suo sviluppo e la sua implementazione, bilanciati con considerazioni sulla sicurezza, la gestione dei rifiuti e la protezione ambientale, continuano a fornire un percorso verso soluzioni energetiche sostenibili.
