1. Reazione a catena:per avviare il processo, il combustibile di un reattore, che tipicamente è uranio o plutonio, viene arricchito in modo da contenere una maggiore concentrazione di isotopi fissili. Questi isotopi fissili, come l'uranio-235 o il plutonio-239, sono in grado di subire la fissione nucleare quando colpiti da un neutrone. Quando un neutrone colpisce questi isotopi, questi si dividono in elementi più leggeri rilasciando più neutroni e una grande quantità di energia sotto forma di calore.
2. Combustibile nucleare:il combustibile per un reattore nucleare viene caricato in barre e queste barre vengono quindi posizionate in gruppi disposti nel nocciolo del reattore. Il nocciolo è il cuore del reattore dove avvengono le reazioni di fissione.
3. Moderazione:poiché i neutroni vengono rilasciati dalla scissione degli isotopi fissili, sono ancora troppo energetici per sostenere una reazione a catena. Per rallentare questi neutroni in rapido movimento e renderli più propensi ad essere assorbiti da altri isotopi fissili, viene utilizzato un materiale moderatore come acqua o grafite.
4. Barre di controllo:per controllare la reazione a catena e regolare la potenza del reattore, nel nocciolo del reattore vengono inserite delle barre di controllo. Queste barre contengono elementi che assorbono facilmente i neutroni, come cadmio, boro o afnio. Regolando la posizione e la profondità di queste barre, è possibile regolare l'assorbimento dei neutroni, controllando così la velocità della reazione di fissione.
5. Sistema di raffreddamento:durante il funzionamento del reattore, l'enorme quantità di calore generata dalle reazioni di fissione deve essere rimossa. Questo viene fatto utilizzando un sistema di raffreddamento. L'acqua o un altro refrigerante adatto viene fatto circolare attorno al nocciolo del reattore, dove assorbe il calore dalle barre di combustibile.
6. Scambiatori di calore:il liquido refrigerante riscaldato passa quindi attraverso uno scambiatore di calore, dove trasferisce il suo calore a un circuito di raffreddamento secondario che contiene acqua. Ciò impedisce alle sostanze radioattive di contaminare direttamente l'ambiente esterno.
7. Turbina a vapore:il vapore generato dal circuito secondario viene diretto a una turbina, facendone girare le pale. Questo movimento rotatorio converte l'energia termica in energia meccanica.
8. Generatore:l'albero della turbina è collegato a un generatore elettrico, che converte l'energia meccanica della turbina in rotazione in energia elettrica. Questa energia elettrica viene poi distribuita attraverso la rete elettrica.
9. Sistemi di sicurezza:i reattori nucleari sono dotati di vari sistemi di sicurezza per garantire il funzionamento sicuro dell'impianto e ridurre al minimo il rischio di incidenti. Questi possono includere meccanismi di arresto di emergenza, strutture di contenimento, diversi metodi di raffreddamento e sistemi di monitoraggio continuo.
È importante notare che i reattori nucleari sono sistemi altamente complessi con molti componenti e sistemi aggiuntivi coinvolti nel processo. Questa spiegazione fornisce una panoramica di base dei principi fondamentali del funzionamento dei reattori nucleari.
