Ecco una spiegazione passo passo di come viene riscaldato il combustibile di uranio in un reattore nucleare:
1. Combustibile all'uranio :Il nocciolo del reattore nucleare contiene gruppi di combustibile all'uranio. Questi gruppi di combustibile sono costituiti da più barre di combustibile costituite da uranio arricchito. L'uranio arricchito ha una concentrazione più elevata dell'isotopo dell'uranio-235, che è l'isotopo fissile in grado di subire la fissione nucleare.
2. Neutroni :Il reattore è progettato per controllare il rilascio di neutroni, che sono particelle subatomiche prive di carica elettrica. I neutroni svolgono un ruolo cruciale nell’avvio del processo di fissione nucleare.
3. Fissione nucleare :Quando un neutrone colpisce un nucleo di uranio-235, può dividere il nucleo in due nuclei più piccoli, come kripton e bario. Questo processo rilascia un'enorme quantità di energia sotto forma di calore e neutroni aggiuntivi.
4. Reazione a catena :I neutroni rilasciati possono poi colpire e dividere altri nuclei di uranio-235, provocando una reazione a catena di eventi di fissione. Ogni evento di fissione produce più neutroni, che dividono ulteriormente più atomi di uranio.
5. Generazione di calore :L'energia rilasciata durante il processo di fissione è sotto forma di calore, che provoca il riscaldamento del combustibile di uranio. L'energia termica viene trasferita al liquido refrigerante che circola all'interno del nocciolo del reattore.
6. Refrigerante :Il refrigerante, tipicamente acqua, scorre attraverso il nocciolo del reattore e assorbe il calore generato dalla fissione nucleare. Il liquido di raffreddamento riscaldato viene quindi pompato negli scambiatori di calore, dove trasferisce il suo calore ad un fluido secondario.
7. Generazione di vapore :Il fluido secondario, che può essere acqua o altra sostanza con punto di ebollizione più elevato, viene riscaldato negli scambiatori di calore fino a trasformarsi in vapore. Il vapore ad alta pressione viene quindi diretto ad azionare turbine collegate a generatori elettrici.
8. Generazione di elettricità :Quando il vapore passa attraverso le pale delle turbine, le fa girare. Le turbine rotanti fanno ruotare i generatori, che convertono l'energia meccanica in energia elettrica, fornendo elettricità alla rete elettrica.
In sintesi, il combustibile di uranio viene riscaldato in un reattore nucleare attraverso la fissione nucleare. Il processo di fissione, avviato dall’impatto dei neutroni sui nuclei di uranio-235, rilascia un’enorme quantità di energia termica. Questa energia termica viene trasferita al liquido di raffreddamento, che poi produce vapore per azionare le turbine e generare elettricità.
