5.

Energia nucleare dalla fissione

Nei reattori nucleari a fissione vengono indotte, sostenute e controllate reazioni a catena di fissione dell’uranio 235. Un nucleo di questo isotopo, bombardato da un neutrone, si spezza in due frammenti, generando grandi quantità di energia. Questa viene prelevata da appositi circuiti di raffreddamento e trasferita alle turbine per mezzo del vapore di un circuito secondario. Ha quindi luogo la conversione dell’energia termica del vapore in energia elettrica, che viene poi immessa nella rete di distribuzione.

1.

Vantaggi

L’analisi dell’equazione (2) di fissione dell’uranio 235 consente di evidenziare subito il principale vantaggio del nucleare: l’enorme quantità di energia che ogni singola fissione produce. La quantità di energia che si può ricavare da un nucleo atomico, infatti, è di gran lunga maggiore di quella che si ottiene da qualunque reazione chimica (e quindi anche dalla combustione), cioè dalle trasformazioni che coinvolgono solo la parte più esterna dell’atomo. Nella combustione del petrolio, ad esempio, 1 kg di combustibile produce una quantità di calore che corrisponde a circa 1,6 kilowattora; in una tipica reazione nucleare di fissione, invece, la stessa quantità di uranio 235 sviluppa calore equivalente a 18,7 milioni di kilowattora. Tenuto conto anche delle fasi di estrazione e di processamento, inoltre, il costo di produzione dell’energia nucleare è in assoluto il più basso di tutte le fonti di energia, rinnovabili e non rinnovabili.

Rispetto ai combustibili fossili, la produzione di energia nucleare non comporta l’emissione di gas nocivi quali anidride carbonica, ossidi di zolfo e di azoto, principali responsabili di fenomeni ambientali quali le piogge acide e l’effetto serra. Infine, l’alto rendimento del combustibile nucleare rispetto a quello fossile comporta anche vantaggiosi risparmi di spazio in fase di trasporto e in termini di dimensioni degli impianti.

2.

Svantaggi: energia nucleare e sicurezza

Gli svantaggi dello sfruttamento dell’energia nucleare derivano dall’elevato livello di radioattività che accompagna tutte le fasi del processo produttivo, dalla reazione di fissione vera e propria fino allo smaltimento dei rifiuti. Tutta questa radioattività impone una serie di rigorosissime misure di controllo e protezione nelle diverse fasi di produzione. Inoltre, per quanto molto piccolo, e per quanto i sistemi di sicurezza e controllo siano sempre più affidabili, rimane sempre il rischio di gravi incidenti come quello di Černobyl (vedi Reattore nucleare).

3.

Il problema delle scorie radioattive

Una delle questioni più delicate riguardanti la produzione di energia nucleare è quella dell’immagazzinamento a lungo termine delle scorie. Per scorie radioattive si intende tutto il complesso dei materiali entrati in qualche misura nel processo di produzione dell’energia nucleare, già radioattivi in origine o contaminati successivamente: dalle barre di combustibile usato, che contengono i frammenti di fissione, altamente radioattivi, alle strutture di contenimento, ai fluidi del circuito di raffreddamento. Questi materiali rimangono radioattivi per tempi lunghissimi, dell’ordine di milioni di anni, il che impone che vengano stipati in siti geologicamente stabili, e protetti da strutture capaci di schermare tutti i tipi di radiazione.

La quantità di scorie prodotte non è eccessiva, soprattutto se paragonata a quella generata in proporzione dagli impianti di sfruttamento dei combustibili tradizionali: si stima che un tipico reattore a fissione da 1000 MW produca ogni giorno circa 3,2 kg di scorie e, in trent’anni, circa 30 tonnellate; a parità di energia erogata, si calcola che i rifiuti generati da un impianto di combustione del carbone ammonterebbero invece a circa 8 milioni di tonnellate, vale a dire a una quantità in peso 200.000 volte superiore.

Le attuali tecniche di processamento delle scorie prevedono un primo trattamento chimico o meccanico di riduzione del volume e un successivo stoccaggio in contenitori di acciaio inox, all’interno di cavità sotterranee. Per alcuni tipi di scorie si procede preventivamente alla “vetrificazione”. I siti geologici più adatti ad accogliere materiali radioattivi potrebbero essere formazioni granitiche molto compatte o formazioni argillose a permeabilità molto bassa. I ricercatori stanno vagliando altre possibilità, quali l’eliminazione delle scorie mediante invio nello spazio (su un’orbita solare) o il riciclo del materiale radioattivo più pericoloso, mediante irraggiamento con neutroni e produzione di materiale fissile riutilizzabile.