Un reattore nucleare sfrutta l'energia rilasciata dalla fissione nucleare, un processo in cui i nuclei atomici pesanti sono divisi in quelli più leggeri. Ecco una rottura semplificata del processo di trasferimento di energia:
1. Fission:
* carburante: Il reattore utilizza il combustibile nucleare, in genere uranio, che contiene isotopi fissili come l'uranio-235.
* Bombardamento di neutroni: Un neutrone colpisce un nucleo di uranio, facendolo diventare instabile e diviso (fissione) in due nuclei figlia.
* Rilascio di energia: Questa fissione rilascia un'enorme quantità di energia sotto forma di:
* Energia cinetica: I nuclei e i neutroni figlia vengono espulsi ad alta velocità.
* raggi gamma: I fotoni ad alta energia vengono rilasciati.
2. Generazione di calore:
* moderazione: I neutroni rilasciati vengono rallentati da un moderatore (di solito acqua o grafite) per aumentare la possibilità di ulteriore fissione.
* Trasferimento di energia: I neutroni in rapido movimento e i nuclei figlia si scontrano con gli atomi nel refrigerante del reattore (acqua), trasferendo la loro energia cinetica e generando calore.
3. Rimozione del calore e produzione di energia:
* Circolazione del refrigerante: Il refrigerante riscaldato viene diffuso attraverso il nucleo del reattore, rimuovendo continuamente il calore.
* Generazione del vapore: Il liquido di raffreddamento caldo viene utilizzato per generare vapore in uno scambiatore di calore.
* Funzionamento della turbina: Il vapore guida una turbina, che a sua volta guida un generatore per produrre elettricità.
4. Gestione dei rifiuti:
* Fuel speso: I prodotti di fissione sono altamente radioattivi e devono essere conservati in modo sicuro in una piscina a combustibile esaurita per il raffreddamento e lo smaltimento successivo.
* Rifiuti radioattivi: Il reattore produce anche altri rifiuti radioattivi, che devono essere gestiti in base a rigidi protocolli di sicurezza.
Concetti chiave:
* Reazione a catena: I neutroni rilasciati dalla fissione possono causare ulteriori eventi di fissione, creando una reazione a catena autosufficiente che produce energia termica.
* Raste di controllo: Le aste di controllo, realizzate in materiale che assorbono i neutroni, vengono inserite o ritirate per regolare la reazione a catena e controllare la potenza del reattore.
* Sistemi di sicurezza: Sono in atto più sistemi di sicurezza per garantire un funzionamento sicuro e prevenire incidenti.
In sintesi:
I reattori nucleari sfruttano l'energia rilasciata dalla fissione nucleare attraverso una reazione a catena controllata. L'energia viene trasferita su un refrigerante, che viene utilizzato per generare vapore e produrre elettricità. Questo processo complesso è gestito con cura per garantire sicurezza e efficienza.
