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Nucleare

Post n°17 pubblicato il 16 Marzo 2011 da mattia.giacomello
 

Visto quello che è successo in Giappone, e visto le stupidaggini che sento dire sul nuclerare, scrivo questo scopo con lo scopo di far chiarezza di come funzionano le centrali nucleari.

Innanzi tutto bisogna dire che per quanto riguarda la parte di produzione della corrente alternata una centrale nucleare, e una classica termoelettrica non si differenziano se non per dettagli costruttivi. Infatti la differenza tra le due tecnologie è rappresentata dalla fonte di calore sfruttata.

Una comune centrale termoelettrica (come può essere ad esempio quella a carbone a Fusina (Ve) ) sfrutta la combustione di una sostanza per generare calore all'interno di un locale chiamato caldaia. La caldaia tramite tubazioni, imbriglia questo calore trasformando l'acqua in vapor acqueo ad alta pressione. Quest'ultimo verrà utilizzato per far girare grosse turbine (simili a dinamo troppo cresciute) che produranno la preziosa energia elettrica.

In una centrale nucleare il calore è sviluppato, invece che dalla reazione di ossidazione del combustibile, dalla fissione ovvero la scissione del nucleo di atomi pesanti quali uranio e plutonio.

Nel caso recente del terremoto/tsunami dell'11-12 marzo 2011, alcuni reattori della centrale di Fukushima-Daiichi hanno subìto danni all'impianto di raffreddamento principale. il problema principale infatti è proprio il raffreddamento! Mentre in una centrale termoelettrica tradizionale per spegnerla basta interrompere il flusso di combustibile, in una nucleare il combustibile presente all'interno è sufficiente per anni e continuerà a produrre calore per anni. In assenza di raffreddamento l'acqua presente all'interno dei reattori sta evaporando, e cosi facendo la pressione all'interno dei reattori aumenterà con la temperatura. 

Le esplosioni viste nelle centrali in Giappone sono state un tentativo (semi-riuscito) di abbassare la pressione presente all'interno facendo sfogare in atmosfera parte gas come vapore acqueo e idrogeno. L'idrogeno, brutta bestia, ha reagito con l'ossigeno atmosferico provocando l'esplosione che abbiamo visto (che queindi non è un'esplosione nucleare!

Il pericolo che ora si sta cercando di evitare è la fusione del nocciolo, ovvero l'innalzamento della temperature del reattore fino a provocare la fusione (oltre che delle barre di combustibile, dell'involucro). Questo fenomeno provocherebbe un rilascio in atmosfera di grosse quantità di isotopi radioattivi con le relative conseguenze per l'ambiente e per l'uomo.

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Commenti al Post:
mmcapponi
mmcapponi il 17/03/11 alle 16:44 via WEB
Bravo Mattia! Ben scritto... potresti precisare che la "fusione del nocciolo" e la "fusione nucleare" sono due cose ben diverse: giornalisti e politici non lo hanno capito e continuano a mescere confusione nelle menti dei non addetti ai lavori. Della prima hai accennato qualcosa, della seconda... puoi dire che avviene nel sole e nelle stelle e libera enormi quantità di energia grazie al fatto che quattro nuclei di idrogeno danno origine a un nucleo di elio emettendo raggi gamma, positroni e neutrini. Cosa che NON succede nei reattori nucleari, visto che non si raggiungono temperature sufficientemente alte per innescarla (dell'ordine dei milioni di gradi). E' chiaro il concetto?
 
Utente non iscritto alla Community di Libero
anto56 il 29/03/11 alle 23:07 via WEB
Diciamo anche che c'è un pezzo di Chimica Inorganica coinvolto : l'idrogeno si sviluppa dalla reazione tra Zr (i tubi di Zirconal che contengono le pastiglie di U arricchito) ed il vapore dell'acqua di raffreddamento quando la temperatura diventa VERAMENTE alta (diciamo + di 1500 °C ?). In realtà, dentro un nocciolo di centrale si sviluppano ca 3000 MWatt di calore per ogni ca 1000 MWatt elettrici di potenza della centrale, quando è in funzione (2° principio docet). Da "spenta" (ovvero reazione a catena interrotta dalle barre di Boro) sono ca 65 MWatt per ca 1000 di potenza di centrale, dovuti al decadimento dei nuclidi a breve vita (p. es lo Iodio 131, t1/2=8 gg ca) che si formano inevitabilmente anche per l'intenso flusso di neutroni. Bastano e avanzano, se non circola l' H2O di raffreddamento, per portare la temperatura delle barre ai valori di cui sopra, e provocare la produzione di H2 a spese del metallo delle barre (il che, direbbero i Ghostbusters, è male!!!), che magari si corrode,si buca e fa uscire con il vapore i nuclidi + volatili (I, Cs etc). Insomma, per non fare dei sistemi di raffreddamento di emergenza a prova di Tsunami (ma era tanto difficile immaginarselo ? Che era una parola turca, tsunami ?) han fatto un bel casino. Mi sa che finisce tipo Chernobil, con un bel sarcofago di cemento al carbonato di bario : chi ci va a metter le mani, ora ? (anzi, mezz'ora, dopo sei già morto per le radiazioni che ti arrostiscono vivo...)
 
mattia.giacomello
mattia.giacomello il 30/03/11 alle 11:54 via WEB
La chimica delle reazioni nucleari, e quelle ad esse collegate, è veramente interessante! Peccato venga trattata poco alle scuole superiori e nei primi anni di università, ma del resto non ci sarebbe neppure il tempo di farla. Purtroppo a circa 2 settimane di distanza da quando ho scritto questo post la situazione in Giappone non è migliorata molto, si è riuscito a ripristinare parzialmente il raffreddamento ma continuano le fuoriuscite di nuclidi ( e non è un buon segno). Credo anche io che l'unica soluzione sarà ricroprire il tutto in attesa ( attesa si fa per dire) che la radioattività diminuisca.
 
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