Gli atomi sono le minuscole unità che compongono tutta la materia dell'universo. L'energia di un atomo è concentrata nel suo nucleo. È la forza che tiene insieme i componenti del nucleo. Una grande quantità di energia è immagazzinata nel nucleo atomico. Per essere trasformato, ad esempio, in elettricità, deve essere liberato da essa. Ciò accade nel processo di fissione dei nuclei atomici.
Dal nucleare all’elettricità
Un reattore nucleare, o una centrale nucleare, è il luogo in cui viene prodotta l’energia nucleare. Nei singoli elementi di questo sistema vengono eseguiti i processi di fissione dei nuclei atomici. Il combustibile utilizzato per questo scopo è solitamente un isotopo di uranio radioattivo, 235 U. In un reattore nucleare, i nuclei di uranio sono costretti a decadere, rilasciando minuscole particelle chiamate prodotti di fissione. In un reattore nucleare, entrano in collisione con altri isotopi di uranio, dando così inizio a una reazione a catena. Durante il processo, viene generato molto calore in un reattore nucleare. Viene trasferito in un refrigerante. Di solito si tratta di acqua, che viene riscaldata dal calore ricevuto. Il risultato è il vapore che aziona le turbine di un turbogeneratore. In questo modo, l’energia nucleare viene convertita in elettricità, che è l’applicazione più importante dell’energia nucleare oggi.
Usa l’energia nucleare per produrre idrogeno
L’idrogeno è considerato il carburante del futuro. Si scopre che l’energia rilasciata durante la fissione dei nuclei degli elementi radioattivi può essere utilizzata con successo per ottenere questa preziosa molecola. La stragrande maggioranza è prodotta dal gas naturale nel processo di steam reforming . Il concetto di utilizzo dell’energia nucleare per produrre idrogeno presuppone che il calore generato nei reattori venga trasferito al trattamento del gas naturale attraverso lo steam reforming. Tuttavia, questo approccio può generare grandi quantità di anidride carbonica, che viene rilasciata nell’atmosfera. Pertanto, altri metodi, come l’ elettrolisi , vengono migliorati. L’idrogeno si ottiene nel processo di elettrolisi dell’acqua. Con questo metodo vengono prodotte solo piccole quantità di H 2 . È possibile collegare celle elettrolitiche a centrali nucleari per ottenere idrogeno utilizzando un metodo a basse emissioni. Tali soluzioni sono ancora in fase di test. Il calore e l’elettricità necessari potrebbero essere prodotti dall’energia nucleare. Alcune ricerche si concentrano sulla produzione di idrogeno dall’acqua, utilizzando il metodo termochimico.
L’energia nucleare come fonte di propulsione
L’utilizzo del combustibile nucleare consente di ottenere molta più energia rispetto alle fonti convenzionali. L’energia nucleare è stata utilizzata come fonte di propulsione per navi e veicoli spaziali per diversi decenni. Negli aerei, l’idea della propulsione nucleare non è stata pienamente implementata. L’alto rischio associato all’uso dell’energia nucleare negli aerei impedisce l’implementazione della propulsione nucleare. La situazione è simile nel caso delle automobili. L’idea della propulsione nucleare nelle autovetture è stata presa in considerazione per molto tempo. Tuttavia, collocare un reattore nucleare, che sarà la fonte di propulsione, in un veicolo, è associato a un rischio enorme. Un tale reattore sarebbe un generatore di neutroni. Sono particelle altamente penetranti di radiazioni ionizzanti. I neutroni non rappresenterebbero solo una minaccia per le persone all’interno del veicolo, ma anche per quelle nelle sue vicinanze. La sicurezza e altre difficoltà di progettazione fanno sì che la propulsione nucleare sia attualmente estremamente difficile da implementare nelle autovetture. Nel 1946 iniziò la costruzione del primo sottomarino nucleare americano. Questa idea si è rivelata un grande successo. Soluzioni simili sono state poi utilizzate nel rompighiaccio sovietico "Arktika". Attualmente, una parte significativa delle navi civili e militari utilizza l’energia nucleare come fonte di propulsione.
L’energia nucleare in medicina
La diagnostica e le terapie attualmente condotte di varie malattie con l’uso dell’energia nucleare fanno sperare in un suo uso più efficace in futuro. Sono in corso ricerche sul suo utilizzo per eliminare anche gli effetti di varie malattie. Un esempio dell’utilizzo dell’energia nucleare in medicina può essere la diagnostica a raggi X, che consiste nel segnalare la segnalazione prodotta dal tubo a raggi X, indebolita a causa di un parziale assorbimento da parte del corpo del paziente. Le macchine a raggi X utilizzate consentono di fotografare, ad esempio, un torace o un cranio. L’energia nucleare viene utilizzata anche nella produzione di molti medicinali, nella balneologia (ad es. bagni terapeutici), nonché nella sterilizzazione di attrezzature mediche e di laboratorio.
Altri usi dell’energia nucleare
- I fenomeni di decadimento radioattivo hanno trovato ampia applicazione nella produzione di efficienti batterie di potenza.
- Nella scienza spaziale, l’energia nucleare viene utilizzata per azionare sonde spaziali progettate per esplorare il sistema solare.
- Nella ricerca scientifica, consente la datazione di scavi archeologici e paleontologici.
- L’energia nucleare viene utilizzata nei processi di desalinizzazione dell’acqua. Questo metodo è di particolare importanza nei paesi che hanno scarse risorse di acqua potabile.
- Viene anche utilizzato per rilevare l’inquinamento nei fiumi o nei laghi.
