Energia Nucleare e Sostenibilità Ambientale: Processi e Conseguenze

L'Energia Nucleare

L'energia nucleare si ottiene dai cambiamenti che avvengono nei nuclei degli atomi durante le reazioni nucleari. La struttura dell'atomo è costituita da un nucleo contenente protoni e neutroni, con elettroni che ruotano attorno ad essi. Un atomo è caratterizzato dal numero di protoni presenti nel suo nucleo: il numero di protoni è chiamato numero atomico (Z). La somma del numero di protoni e neutroni in un atomo è chiamata massa atomica (A). Gli isotopi sono atomi che hanno lo stesso numero atomico ma un diverso numero di massa.

La Radioattività

La radioattività naturale è un fenomeno spontaneo di trasformazione nucleare. Quando il nucleo di un atomo si trasforma spontaneamente in un altro senza alcun intervento esterno, si dice che i materiali sono radioattivi. Queste radiazioni possono essere di tre tipi:

• Radiazioni alfa (particelle α)
• Radiazioni beta (particelle β)
• Radiazioni gamma (raggi γ)

Tipi di Radiazioni e Schermatura

• Radiazione alfa (α): viene fermata da un foglio di carta o da pochi centimetri d'aria.
• Radiazione beta (β): viene fermata da pochi centimetri di alluminio o da circa 1 metro d'aria.
• Radiazione gamma (γ): viene rallentata da pochi centimetri di piombo o da diversi metri di cemento.

Gli isotopi radioattivi artificiali si ottengono bombardando i nuclei con particelle alfa, beta e gamma.

Reazioni Nucleari

Qualsiasi processo di trasformazione che coinvolge il nucleo di un atomo è chiamato reazione nucleare. Esistono due tipi di reazioni nucleari artificiali:

• Reazioni di fusione: Nelle reazioni di fusione, i nuclei di elementi leggeri si uniscono per formare nuclei più pesanti.
• Reazioni di fissione: La fissione consiste nella rottura provocata del nucleo di un atomo tramite l'impatto di un neutrone.

Il Reattore Nucleare e i Combustibili

Il reattore nucleare è un sistema per il controllo delle reazioni a catena, progettato per recuperare il calore ottenuto. I combustibili nucleari sono gli elementi che, in condizioni appropriate, possono generare reazioni di fusione o fissione. I combustibili fissili includono l'uranio-235, il plutonio-239 e l'uranio-233. I materiali fertili sono quei materiali che, attraverso reazioni nucleari e trasformazioni, diventano materiali fissili radioattivi.

L'Inquinamento Ambientale

I processi di estrazione e produzione dei combustibili generano un impatto significativo sull'ambiente.

L'Effetto Serra e i Livelli di CO2

L'anidride carbonica e altri gas permettono il passaggio della luce solare, ma trattengono il calore che dovrebbe disperdersi verso lo spazio. L'effetto serra è l'innalzamento della temperatura atmosferica dovuto alla presenza di questi gas. I livelli di CO2 rendono possibile la vita sulla Terra grazie alla regolazione della temperatura; senza questi gas, la temperatura del pianeta sarebbe di circa 30°C più fredda.

Il Protocollo di Kyoto

Il Protocollo di Kyoto è stato proposto da 141 paesi per ridurre, tra il 2008 e il 2012, le emissioni di gas inquinanti del 5,2% rispetto ai livelli del 1990. Ciò comporterebbe la riduzione del consumo di energia, la diminuzione della deforestazione e la piantumazione di più alberi.

Piogge Acide

Gli ossidi di zolfo e di azoto sono inquinanti pericolosi che vengono immessi nell'atmosfera dalla combustione di combustibili fossili. Entrando in contatto con il vapore acqueo, l'ossigeno e la luce, si trasformano in acido nitrico o acido solforico. Quando questi acidi vengono trasportati dalla pioggia o dalla neve, si verificano le piogge acide, che aumentano l'acidità di fiumi, laghi, piante ed edifici. Le piogge acide colpiscono le specie animali e vegetali, causando la perdita delle foreste. L'acqua acida facilita l'estrazione di nutrienti dal suolo, erode metalli e pietre, danneggiando anche monumenti storici.

Lo Smog Fotochimico

Lo smog fotochimico è una sorta di cupola di aria calda satura di particelle di fumo provenienti da auto, centrali elettriche e industrie. Questa nebbia ristagna e non riesce a disperdersi.

Contaminazione Radioattiva

L'energia nucleare non genera sostanze inquinanti atmosferiche dirette e quindi non contribuisce alle piogge acide o all'effetto serra. Tuttavia, produce rifiuti radioattivi che emettono radiazioni pericolose per persone, animali e piante. Il problema principale delle scorie nucleari risiede nelle emissioni a lungo termine e nella gestione sicura dei rifiuti radioattivi.