Portale:Energia nucleare

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Portale Energia Nucleare

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Introduzione

Con energia nucleare si intendono tutti quei fenomeni in cui si ha la produzione di energia in seguito a trasformazioni nei nuclei atomici. L'energia nucleare, insieme alle fonti rinnovabili e le fonti fossili, è una fonte di energia primaria, ovvero è presente in natura e non deriva dalla trasformazione di altra forma di energia.

Le reazioni che coinvolgono l'energia nucleare sono principalmente quelle di fissione nucleare, di fusione nucleare e quelle legate alla radioattività (decadimento radioattivo).

Nelle reazioni di fissione (sia spontanea, sia indotta), nuclei di atomi con alto numero atomico (pesanti) come, ad esempio, l'uranio, il plutonio e il torio si spezzano producendo nuclei con numero atomico minore, diminuendo la propria massa totale e liberando una grande quantità di energia. Il processo di fissione indotta viene usato per produrre energia nelle centrali elettronucleari. Le prime bombe atomiche, del tipo di quelle sganciate su Hiroshima e Nagasaki, erano basate sul principio della fissione. Si deve notare che in questo contesto il termine atomico è assolutamente inesatto o almeno inappropriato in quanto i processi coinvolti sono viceversa di tipo nucleare, coinvolgendo i nuclei degli atomi e non gli atomi stessi.

Nelle reazioni di fusione, i nuclei di atomi con basso numero atomico, come l'idrogeno, il deuterio o il trizio, si fondono dando origine a nuclei più pesanti e rilasciando una notevole quantità di energia (molto superiore a quella rilasciata nella fissione, a parità di numero di reazioni nucleari coinvolte).

In natura le reazioni di fusione sono quelle che producono l'energia proveniente dalle stelle. Finora, malgrado decenni di sforzi da parte dei ricercatori di tutto il mondo, non è ancora stato possibile realizzare, in modo stabile, reazioni di fusione controllata sul nostro pianeta, anche se è in sviluppo il progetto ITER, un progetto che con il successore DEMO darà vita alla prima centrale elettronucleare a fusione del mondo. È invece attualmente possibile ottenere grandi quantità di energia attraverso reazioni di fusione incontrollate, come ad esempio nella bomba all'idrogeno.

Le reazioni di decadimento radioattivo coinvolgono i nuclei di atomi instabili, che tramite processi di emissione/cattura di particelle subatomiche (radioattività) tendono a raggiungere uno stato di maggior equilibrio, in conseguenza della diminuzione della massa totale del sistema. Quelle in cui si ha la maggiore quantità di energia liberata sono i processi di diseccitazione gamma: le particelle interessate sono fotoni generalmente ad alta energia, ovvero radiazioni elettromagnetiche alle frequenze più alte (anche se più precisamente si ha sovrapposizione fra le frequenze delle emissioni X di origine atomica e gamma di origine nucleare).

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Voce in evidenza

In genere si definisce scoria radioattiva lo scarto di combustibile nucleare esausto derivante dalla fissione nucleare. Questa definizione però è incompleta, il combustibile esausto è infatti considerato scoria nucleare di III categoria, cioè scorie di alta radiotossicità e di grande persistenza nell'ambiente. Si classificano scorie di I e II categoria invece prodotti contaminati o rifiuti radiologici da ambito nucleare, industriale e radioterapico.

All'interno di un reattore nucleare a fissione il materiale fissile (uranio, plutonio ecc) viene bombardato dai neutroni prodotti dalla reazione a catena: tuttavia non si ha mai una fissione totale di tutto il "combustibile", anzi la quantità di atomi effettivamente coinvolta nella reazione a catena è molto bassa. In questo processo si generano quindi due principali categorie di atomi:

  • una quota di atomi "trasmutati" che hanno "catturato" uno o più neutroni senza "spezzarsi" e si sono dunque "appesantiti" (si tratta di elementi facenti parte del gruppo degli attinidi).
  • una parte di cosiddetti prodotti di fissione cioè di atomi che sono stati effettivamente "spezzati" dalla fissione e sono pertanto molto più "leggeri" dei nuclei di partenza (cesio, stronzio ecc); in parte sono allo stato gassoso.

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Centrali nucleari
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Superphénix o SPX era una centrale elettrica nucleare francese sul fiume Rodano presso Creys-Malville, nel comune di Creys-Mépieu, a circa 60km dal confine Svizzera e 100km dal confine italiano. Formata da un reattore nucleare veloce autofertilizzante sperimentale, smise di produrre energia elettrica nel 1996 e l'impianto venne chiuso commercialmente nel 1997.

Il progetto della centrale iniziò nel 1968, nello stesso anno in cui cominciò la costruzione del reattore Phénix di potenza inferiore, dopo l'abbandono dei reattori gas-grafite. Si scelse un reattore autofertilizzante veloce per il timore di quegli anni di venire tagliati fuori dalle forniture energetiche: la cosiddetta "economia del plutonio" sembrava, stanti le condizioni di quegli anni, una alternativa plausibile, se i prezzi del petrolio fossero rimasti elevati e le forniture d'uranio si fossero ridotte. La costruzione venne approvata nel 1972 e durò dal 1974 al 1981, ma la produzione di energia non iniziò fino al 1985. I costi salirono rapidamente durante la costruzione. L'impianto fu condotto dal consorzio NERSA di cui la EDF deteneva il 51% ed ENEL il 33%.


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Biografia
Enrico Fermi

Enrico Fermi (Roma, 29 settembre 1901Chicago, 28 novembre 1954) è stato un fisico italiano naturalizzato statunitense, tra i più noti al mondo, principalmente per i suoi studi teorici e sperimentali nell'ambito della fisica atomica.
Sono celebri, tra l'altro, la sua teoria del decadimento β, la statistica quantistica di Fermi-Dirac, i risultati concernenti le interazioni nucleari.

In suo onore venne dato il nome ad un elemento della tavola periodica, il Fermio (simbolo Fm). Il sottomultiplo del metro pari a 10-15m (femtometro), che ha simbolo fm, in fisica atomica e nucleare viene comunemente chiamato fermi.

Enrico Fermi progettò e guidò la costruzione del primo reattore nucleare a fissione, che produsse la prima reazione nucleare a catena controllata. Fu uno dei direttori tecnici del Progetto Manhattan, che portò alla realizzazione della bomba atomica. L'attività di Fermi si è manifestata in molti campi della fisica, ed egli è universalmente riconosciuto come uno dei più grandi scienziati di tutti i tempi. Nel 1938 ricevette il Premio Nobel per la fisica, per la sua identificazione di nuovi elementi della radioattività e la scoperta delle reazioni nucleari mediante neutroni lenti.

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