Cos'è l'energia nucleare: vantaggi e svantaggi

Cos’è l’energia nucleare? Scopriamone vantaggi e svantaggi

A partire dalla seconda metà del Novecento, le scoperte scientifiche hanno portato alla nascita e allo sviluppo di nuove fonti di energia, e ciò ha dato luogo a molte discussioni che riguardano i benefici dell’utilizzo dell’energia nucleare.

Cos’è l’energia nucleare ?

L’energia nucleare è una fonte di energia ottenuta sfruttando le proprietà dei nuclei atomici. Può essere prodotta attraverso due processi fondamentali: la fissione nucleare, in cui i nuclei degli atomi si dividono in parti più piccole, liberando una grande quantità di energia, e la fusione nucleare, in cui nuclei più leggeri si uniscono formando un nucleo più pesante, generando energia ancora maggiore rispetto alla fissione. Attualmente, la fissione è il metodo predominante per la produzione di energia nucleare.

Il materiale più comunemente utilizzato per la fissione è l’uranio-235, un isotopo radioattivo particolarmente adatto a sostenere reazioni a catena controllate. Questo uranio viene preparato in forma di barre di combustibile, che vengono poi collocate all’interno di un reattore nucleare. Nel reattore, le barre di uranio vengono bombardate da neutroni lenti, che causano la scissione del nucleo dell’atomo, liberando ulteriore energia sotto forma di calore e rilasciando nuovi neutroni che alimentano la reazione a catena.

Il calore prodotto dalla reazione viene utilizzato per trasformare l’acqua in vapore ad alta pressione. Questo vapore viene incanalato per azionare una turbina collegata a un generatore elettrico, che converte l’energia meccanica in elettricità. Per mantenere il reattore sicuro, si utilizzano moderatori, come l’acqua o la grafite, che rallentano i neutroni, e sistemi di raffreddamento per dissipare il calore in eccesso.

Un’alternativa più avanzata, ma ancora in fase sperimentale, è rappresentata dalla fusione nucleare, che imita il processo che avviene naturalmente all’interno del sole. Sebbene prometta una fonte di energia più pulita e praticamente illimitata, la fusione richiede temperature e pressioni estremamente elevate, rendendone difficile la realizzazione pratica con le tecnologie attuali.

Cos’è l’energia nucleare: origini e sviluppo

Durante la Seconda Guerra Mondiale, con la creazione della bomba nucleare entrò in funzione il primo reattore. La prima centrale nucleare era dedicata alla produzione di energia elettrica ed armi nell’Inghilterra del 1956. Solo durante gli anni ‘70 le centrali nucleari iniziarono a diffondersi in tutto il mondo, ma in seguito agli incidenti di Chernobyl nel 1986 e di Fukushima nel 2011, iniziarono ad aumentare i pareri negativi rispetto alla loro sicurezza ed ai vantaggi.

Gli svantaggi dell’utilizzo dell’energia nucleare

I disastri di Chernobyl e di Fukushima hanno dimostrato che gli impianti nucleari possono essere soggetti ad incidenti catastrofici, ai quali conseguono importanti problematiche a livello umano e ambientale. Questi eventi non solo hanno avuto un impatto devastante sulle popolazioni locali, causando morti e malattie a lungo termine, ma hanno anche comportato conseguenze economiche significative per le nazioni coinvolte. Le aree colpite da tali incidenti rimangono spesso inabitabili per decenni, creando zone di esclusione che rappresentano un duro colpo per le comunità locali e per l’ambiente circostante. Per tal motivo, le normative di sicurezza devono essere rafforzate, anche se ciò causerebbe un aumento dei costi degli impianti nucleari, rendendo questa forma di energia meno competitiva rispetto ad altre fonti rinnovabili come l’energia solare ed eolica. Inoltre, gli incidenti nucleari aumentano il rischio di perdita di fiducia da parte del pubblico, che potrebbe ostacolare lo sviluppo di nuovi progetti nel settore.
Un altro aspetto negativo è che la produzione di energia nucleare dipende da una risorsa limitata, l’uranio, che deve far riflettere sul problema dell’approvvigionamento nel lungo termine. L’estrazione e il trasporto di questa risorsa comportano sfide logistiche e ambientali, aggravando ulteriormente la questione della sostenibilità. A lungo andare, la scarsità di uranio potrebbe portare a un aumento dei costi di produzione, rendendo l’energia nucleare economicamente svantaggiosa rispetto ad altre alternative più sostenibili.
Non bisogna dimenticare che, oltre all’energia nucleare, si producono anche delle scorie nucleari, ovvero dei rifiuti radioattivi che sono altamente pericolosi e difficili da gestire. Questi materiali richiedono stoccaggi sicuri per migliaia di anni, un compito che presenta enormi sfide tecniche e politiche. I depositi per le scorie devono essere localizzati in aree stabili dal punto di vista geologico, lontane dalle popolazioni, ma trovare tali siti e ottenere l’approvazione pubblica è un processo lungo e controverso. La gestione inadeguata delle scorie può avere gravi conseguenze per l’ambiente e la salute umana.

I benefici dell’utilizzo dell’energia nucleare

Tra i tanti benefici dell’utilizzo dell’energia nucleare, bisogna ricordare che il processo di fissione nucleare produce basse quantità di CO2, e questo contribuisce significativamente alla lotta contro il cambiamento climatico. A differenza delle centrali a carbone o a gas, che emettono grandi quantità di gas serra nell’atmosfera, l’energia nucleare si presenta come un’opzione a basso impatto ambientale in termini di emissioni. È proprio l’inquinamento atmosferico dovuto al carbone, gas naturale o petrolio che ha causato un numero più elevato di morti rispetto agli incidenti nelle centrali nucleari, rendendo quest’ultima una delle fonti energetiche più sicure se valutata in termini di vite salvate.
Oltre a ciò, si riesce a produrre una quantità di energia nettamente superiore rispetto ai metodi tradizionali, che utilizzano fonti come il carbone e il gas naturale. La densità energetica dell’uranio è estremamente elevata, il che significa che una piccola quantità di combustibile può generare una quantità di energia immensamente maggiore rispetto alle fonti fossili. Questo rende l’energia nucleare particolarmente adatta per soddisfare la crescente domanda energetica globale, specialmente nei paesi in via di sviluppo.
Le centrali nucleari garantiscono una produzione in maniera continuativa e non intermittente, che può avvenire per periodi prolungati senza la necessità di rifornimenti frequenti di combustibile. Questo aspetto le rende estremamente affidabili rispetto alle fonti rinnovabili come l’energia solare e quella eolica, che dipendono dalle condizioni meteorologiche. Inoltre, l’affidabilità delle centrali nucleari riduce la necessità di costose infrastrutture di stoccaggio dell’energia, come le batterie, per bilanciare la fornitura di energia nei periodi di picco o di scarsa produzione.

Il futuro e la fusione nucleare

Nel 2007 è stato avviato un progetto internazionale di nome ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), un’iniziativa congiunta di diversi Paesi, tra cui Unione Europea, Stati Uniti, Cina, India e Russia. L’obiettivo è la costruzione di un reattore nucleare a fusione per il 2025, con un’operatività completa prevista entro il 2035. La fusione nucleare è il processo che avviene naturalmente nelle stelle, come nel Sole, quando due nuclei leggeri, come quelli di idrogeno (deuterio e trizio), si combinano per formarne uno più pesante, liberando una quantità di energia enorme rispetto alla fissione nucleare.

L’obiettivo di ITER e di altri progetti simili è quello di riprodurre artificialmente la fusione nucleare in modo controllato, al fine di ottenere una fonte di energia potenzialmente inesauribile, sostenibile e priva di emissioni di gas serra. Questa tecnologia, se perfezionata, potrebbe risolvere il problema della dipendenza dalle risorse esauribili, come petrolio, gas e uranio, offrendo una soluzione a lungo termine per soddisfare il fabbisogno energetico globale.

Tuttavia, non mancano i problemi. La fusione richiede temperature superiori ai 100 milioni di gradi Celsius e pressioni elevatissime per avvenire, condizioni che rappresentano un’enorme sfida tecnologica e ingegneristica. Gli impianti necessitano di materiali capaci di resistere a stress estremi e di sistemi di contenimento altamente avanzati, come il tokamak, un dispositivo che utilizza campi magnetici per confinare il plasma necessario alla reazione. Inoltre, i costi di ricerca, sviluppo e realizzazione dei prototipi sono enormi, e i tempi per la commercializzazione potrebbero essere ancora molto lunghi.

Se ITER avrà successo, la fusione nucleare potrebbe rappresentare il futuro dell’energia: una fonte sicura, con emissioni di scorie radioattive minime e senza il rischio di incidenti catastrofici come quelli legati alla fissione. Fino a quando non sarà raggiunta una piena operatività, i pro di una tecnologia così promettente restano bilanciati dai contro, tra cui gli elevati costi, i lunghi tempi di sviluppo e le complesse sfide tecnologiche. Il successo della fusione nucleare sarà decisivo per decidere il ruolo di questa tecnologia nel mix energetico globale del futuro.

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