- Che cos'è l'energia nucleare?
- Come si ottiene l'energia nucleare?
- A cosa serve l'energia nucleare?
- Vantaggi dell'energia nucleare
- Svantaggi dell'energia nucleare
- Caratteristiche dell'energia nucleare
- Esempi di energia nucleare
Spieghiamo cos'è l'energia nucleare e come si ottiene. Inoltre, a cosa serve, vantaggi, svantaggi e alcuni esempi.
L'energia atomica è sicura, abbastanza efficiente e versatile.Che cos'è l'energia nucleare?
L'energia nucleare o energia atomica è il risultato delle reazioni che avvengono nei nuclei atomici o tra di essi, cioè è l'energia rilasciata nelle reazioni nucleari. Queste reazioni possono verificarsi spontaneamente o artificialmente.
Le reazioni nucleari sono processi di combinazione o frammentazione dei nuclei di atomi sì particelle subatomiche. I nuclei atomici possono combinarsi o frammentarsi, rilasciando o assorbendo grandi quantità di energia nel processo. Quando i nuclei si frammentano, il processo è noto come fissione nucleare e quando si combinano si chiama fusione nucleare.
La fissione nucleare si verifica quando un nucleo atomico pesante viene frammentato in diversi nuclei di dimensioni minori peso, potendo anche produrre neutroni, fotoni e frammenti liberi del nucleo. La fusione nucleare si verifica quando diversi nuclei atomici con cariche simili si combinano per formare un nuovo nucleo più pesante. Queste reazioni avvengono nei nuclei degli atomi di alcuni isotopi di elementi chimici come l'uranio (U) o l'idrogeno (H).
La grande quantità di energia coinvolta nelle reazioni nucleari è fondamentalmente dovuta al fatto che parte della massa delle particelle reagenti viene convertita direttamente in energia. Questo processo è stato sostenuto dal fisico tedesco Albert Einstein ponendo la sua equazione:
E = mc²
Dove:
- E: Energia
- m: massa
- C: velocità della luce
Come puoi vedere, l'equazione proposta da Einstein mette in relazione massa ed energia.
L'energia rilasciata nelle reazioni nucleari può essere utilizzata per generare elettricità nelle centrali termonucleari, nella medicina nucleare, nell'industria, nell'industria mineraria, in archeologia e in molte altre applicazioni.
Il suo utilizzo principale è nella generazione di energia elettrica, dove l'energia nucleare viene utilizzata per riscaldare grandi volumi a partire dal Acqua o per generare gas, il cui, di chi energia calorica viene poi utilizzato per azionare grandi turbine che producono elettricità.
L'uso controllato dell'energia nucleare viene utilizzato per scopi di beneficenza. È una fonte di energia molto importante ma anche, purtroppo, viene utilizzata a fini militari per la produzione di armi nucleari di distruzione di massa.
Come si ottiene l'energia nucleare?
L'energia nucleare è ottenuta come risultato della reazione nucleare in alcuni nuclei atomici di determinati elementi chimici. Alcuni dei processi più importanti per ottenere energia nucleare sono la fissione dell'isotopo uranio-235 (235U) dell'elemento uranio (U) e la fusione degli isotopi deuterio-trizio (2H-3H) dell'elemento idrogeno (H) , sebbene anche l'energia nucleare possa essere ottenuta da reazioni nucleari negli isotopi torio-232 (232Th), plutonio-239 (239Pu), stronzio-90 (90Sr) o polonio-210 (210Po).
La fissione dell'uranio-235 (235U) è una reazione esotermica, cioè rilascia molta energia. L'energia rilasciata riscalda il mezzo in cui avviene la reazione, che potrebbe essere l'acqua, ad esempio.
Affinché si verifichi la fissione, l'isotopo 235U viene bombardato con neutroni gratuito (anche se può anche essere bombardato con protoni, altri nuclei o raggi gamma) la cui velocità è molto controllata. In questo modo, un neutrone libero può essere assorbito dal nucleo, provocandone la destabilizzazione e la frammentazione, e generando altri nuclei più piccoli, neutroni liberi, altre particelle subatomiche e grandi quantità di energia. È importante controllare la velocità dei neutroni perché se è molto alta potrebbero semplicemente scontrarsi o passare attraverso il nucleo e non verrebbero assorbiti per produrre fissione.
Le particelle generate come risultato della fissione di un nucleo, possono a loro volta essere assorbite da altri nuclei vicini, che saranno anch'essi fissione, e le particelle che sono generate come risultato di quest'altra fissione, possono, ancora, essere assorbite da altri nuclei, e così via, producendo quella che è nota come: Reazione a catena.
Le reazioni a catena nucleari controllate hanno molte applicazioni benefiche, come menzionato sopra. Tuttavia, quando la reazione a catena è incontrollata, continua fino a quando non c'è più materiale da fissione, il che avviene in breve tempo. Questo processo incontrollato è l'inizio dell'operazione delle bombe atomiche sganciate dagli Stati Uniti sul Giappone nel la seconda guerra mondiale.
D'altra parte, la fusione della coppia deuterio-trizio (2H-3H) è il processo di fusione nucleare più semplice che esista. Perché avvenga questa fusione è necessario avvicinare due protoni (uno da 2H e l'altro da 3H) in modo che le forze di interazione nucleare forte (forze che uniscono nucleoni, cioè protoni e neutroni, e che devono superare la forza di repulsione tra i protoni, poiché hanno la stessa carica) superano le forze di interazione elettrostatica, poiché i protoni hanno una carica positiva, quindi tendono a respingersi. Per ottenere ciò, vengono applicate determinate pressioni e decompressioni, nonché temperature molto specifico. Questo processo di fusione produce un nucleo 4He, un neutrone e una grande quantità di energia.
La fusione nucleare è un processo che avviene spontaneamente in stelle, per esempio, il Sole, ma che è stato anche generato artificialmente.
In generale, le reazioni nucleari producono atomi instabili, i quali, per stabilizzarsi, emettono energia in eccesso al ambiente per un tempo specificato. Questa energia emessa è chiamata radiazione ionizzante, che ha energia sufficiente per ionizzare il questione intorno ad esso, motivo per cui le radiazioni sono estremamente pericolose per tutte le forme di vita.
A cosa serve l'energia nucleare?
Gli usi pacifici dell'energia nucleare sono numerosi, non solo per la generazione di energia elettrica (che è già di enorme importanza nel mondo industrializzato odierno) ma anche per la produzione di energia termica utilizzabile e retrattile, o di energia meccanicae persino forme di radiazioni ionizzanti che possono essere utilizzate per sterilizzare materiale medico o chirurgico. Viene anche utilizzato per alimentare veicoli, come i sottomarini atomici.
Vantaggi dell'energia nucleare
I vantaggi dell'energia nucleare sono:
- Poco inquinante. Finché non ci sono incidenti e i rifiuti radioattivi vengono smaltiti correttamente, le centrali nucleari inquinano l'ambiente meno che bruciando combustibili fossili.
- Sicuro. Finché i requisiti di sicurezza, l'energia nucleare può essere affidabile, coerente e pulita.
- Efficiente. Le quantità di energia rilasciate da questi tipi di reazioni nucleari sono enormi rispetto alla quantità di materia prima chiedono.
- Versatile. L'applicazione delle radiazioni e di altre forme di energia nucleare in varie aree della conoscenza umana, come la medicina, è importante.
Svantaggi dell'energia nucleare
Gli svantaggi del nucleare sono:
- Rischioso In casi di incidenti, come quello verificatosi con il reattore nucleare di Chernobyl nel primo Unione Sovietica, la popolazione civile e persino la vita animale sono ad alto rischio di contaminazione radioattiva.
- Disposizione. I sottoprodotti radioattivi delle centrali nucleari sono difficili da gestire e alcuni hanno un'emivita molto lunga (il tempo necessario per la disintegrazione di un atomo radioattivo).
- Caro La creazione di centrali nucleari e l'uso di questo tecnologia di solito è molto costoso.
Caratteristiche dell'energia nucleare
In generale, l'energia nucleare è potente, efficiente, una vera conquista del dominio umano sulla fisica. Tuttavia, è anche una tecnologia rischiosa: dopo aver visto i disastri causati dalle bombe atomiche di Hiroshima e Nagasaki, o l'incidente di Chernobyl in URSS, è noto che questo tipo di tecnologia rappresenta un vero pericolo per la vita sul pianeta. lo sappiamo.
Esempi di energia nucleare
Un esempio pacifico dell'uso di questa energia è una qualsiasi centrale nucleare, come quella di Ikata, in Giappone. Un esempio del suo uso bellico è stato il bombardamento del città Donne giapponesi di Hiroshima e Nagasaki nel 1945 durante la seconda guerra mondiale.