martedì 12 dicembre 2017

Appunti sull'energia


Per ripassare i concetti fondamentali su:

1) Lavoro
2) Potenza
3) Conservazione energia meccanica

https://www.slideshare.net/MarcoManzardo/energia-72900377

L'energia nucleare


L’energia nucleare

Con energia nucleare (detta anche energia atomica), si intendono tutti quei fenomeni in cui si ha produzione di energia in seguito a trasformazioni nei nuclei atomici: tali trasformazioni sono dette reazioni nucleari.
L'energia nucleare è una forma di energia che deriva da profonde modifiche della struttura stessa della materia. Insieme alle fonti rinnovabili e le fonti fossili, è una fonte di energia primaria, ovvero è presente in natura e non deriva dalla trasformazione di un'altra forma di energia.

Benché inoltre rappresenti in gran parte una forma di energia pulita dal punto di vista delle emissioni di anidride carbonica (CO2) in atmosfera, presenta diversi altri problemi ambientali e di pubblica sicurezza per quanto riguarda i fenomeni connessi alla radioattività attraverso le scorie radioattive.


La fissione nucleare

La fissione nucleare consiste nella disintegrazione del nucleo dell’atomo di Uranio 235
per mezzo di piccolissime particelle (neutroni) che lo colpiscono e lo spezzano in due nuclei più leggeri, il Bario (Ba) e il kripton (Kr).





I prodotti della fissione hanno una massa più piccola di quella del nucleo originale: ciò significa che, durante il processo, una parte della materia si è trasformata in energia, secondo l’equazione di Einstein:
E = mc2

dove m è la differenza tra la massa dei reagenti (neutrone e nucleo di Uranio 235) e quella dei prodotti e c è la velocità della luce (300.000 km/s). Pur assumendo “m” un valore piccolissimo la quantità di energia generata è comunque considerevole in quanto la velocità della luce è elevatissima.


Se la quantità di materiale fissile (Uranio 235) è sufficiente, durante la fissione si liberano altri neutroni capaci, a loro volta, di colpire nuovi nuclei, e così via: si innesta una reazione a catena che può essere tenuta sotto controllo (vedi video sulla fissione)

Le trasformazioni di energia in una centrale nucleare sono le seguenti:

  1. attraverso la reazione nucleare l’energia nucleare si trasforma in energia termica (calore);
  2. il calore riscalda l’acqua che circonda il nucleo del reattore e la trasforma in vapore surriscaldato che mette in rotazione una turbina producendo energia meccanica;
  3. la turbina è collegata ad un alternatore che trasforma l’energia meccanica in energia elettrica.

Durante le reazioni nucleari sono prodotti degli elementi pericolosi detti scorie radioattive. Tali elementi emettono radiazioni, ovvero onde elettromagnetiche ad alta energia, che provocano gravi danni agli organismi viventi, modifiche del DNA e tumori.
Per questo tali scorie vengono racchiuse in capsule di vetro o ceramica rivestite di acciaio e conservate nella centrale.
La fuoriuscita di radiazioni avvenute nel disastro di Chernobyl (1986) e più recentemente a Fukushima (2010) hanno provocato seri danni ambientali i cui effetti saranno riscontrabili ancora per moltissimo tempo.


La fusione nucleare


La fusione è il processo attraverso cui due nuclei leggeri (deuterio) danno origine a un nucleo più pesante (elio); in tale reazione si ha produzione di energia perché la massa del nucleo prodotto è minore della massa dei due nuclei reagenti.



Questa reazione avviene normalmente nelle stelle in quanto necessita di altissime temperature per poter avvenire (milioni di gradi). Da questo si capisce come questo tipo di reazione sia ottenibile per il momento solo in laboratorio, mentre la produzione su larga scala è ovviamente ostacolata da enormi problemi tecnici, primo fra tutti la possibilità di ottenere tali elevate temperature. 

Fusione fredda

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