Concetto di Fissione Nucleare: Scoperta nel 1939, consiste nell'instabilità del nucleo dell'uranio 235 bombardato da un neutrone.
Processo: Il nucleo si scinde in due nuclei simili e rilascia 2-3 neutroni.
Perdita di massa: Nella reazione nucleare, la massa dei prodotti è inferiore a quella dei reagenti, indicando la scomparsa di massa che si trasforma in energia secondo l'equazione di Einstein.
Reazione a Catena
Meccanismo: I neutroni rilasciati dalla fissione possono colpire altri nuclei di uranio 235, innescando così una reazione a catena.
Materiale Fissile: L'uranio 235, composto da 92 protoni e 143 neutroni, è il combustibile principale.
Uranio 238: Costituisce oltre il 99% dell'uranio naturale e assorbe i neutroni, impedendo reazioni a catena efficienti.
Moderazione dei Neutroni
Importanza della Velocità: Solo i neutroni lenti possono innescare la fissione nei nuclei di uranio 235.
Moderatore: Materiale che rallenta i neutroni; l'acqua (normale e pesante) è utilizzata per questo scopo.
Acqua Pesante: Contiene deuterio, riduce l'assorbimento dei neutroni e migliora l'efficienza della reazione.
Sicurezza nel Reattore Nucleare
Rischio di Reazione Incontrollata: Troppi neutroni lenti possono causare un aumento di energia e calore.
Barre di Controllo: Inserite nel nocciolo del reattore, assorbono neutroni e regolano la reazione di fissione. Di solito sono fatte di cadmio.
Progettazione di un Reattore Nucleare
Edificio di Contenimento: Protegge l'ambiente circostante dalle radiazioni.
Funzionamento del Reattore:
L'uranio è il combustibile e l'acqua funge da moderatore e refrigerante.
Le barre di controllo vengono sollevate per innescare la fissione.
I neutroni rilasciati vengono rallentati dal moderatore.
Ciclo dell'Energia:
L'energia cinetica provoca un aumento di temperatura, riscaldando l'acqua.
L'acqua riscaldata produce vapore che aziona una turbina e genera elettricità.
Perdite di Energia: Parte dell'energia si disperde sotto forma di calore durante il raffreddamento.
Conclusione
Energia Nucleare nel Mondo: Rappresenta una significativa percentuale di energia elettrica prodotta globalmente, ma presenta sfide legate ai cambiamenti nel combustibile.