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ENERGIA NUCLEARE Fissione e fusione a caldo e freddo
FONTI ESAURIBILI
Prof. A. Battistelli
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FISSIONE NUCLEARE La fonte più sporca e pericolosa
Prof. A. Battistelli
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Cos’è l’energia nucleare?
Composizione dell’atomo L’atomo è il «mattone» che costruisce la materia ed è composto da: PROTONI = particelle con carica elettrica positiva concentrate nel nucleo,
NEUTRONI = particelle con carica elettrica neutra, anch’esse nel nucleo,
ELETTRONI = che ruotano attorno al nucleo, attratti dai protoni.
Prof. A. Battistelli
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-
ELETTRONE
PROTONE
NEUTRONE
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U235
neutrone
Ba141
Kr92
neutrone
neutrone
neutrone
Come si può liberare l’energia nucleare?
FISSIONE NUCLEARE
VIDEO: www.youtube.com/watch?v=Jr0tOuoI4Ic
RADIOATTIVITÀ
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Atomi instabili
Alcune sostanze, sono composte da ATOMI FISSILI, con nuclei instabili,
CIOÈ CAPACI DI ROMPERSI IN ALTRI DUE ATOMI (Bario144 e kripton89),
liberando:
NEUTRONI, MOLTISSIMA ENERGIA E RADIAZIONI.
n + 235U 144Ba + 89Kr + 211,5 MeV + 2/3 n
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U235
U235
U235
neutrone
Ba141
Kr92
neutrone
Ba141
Kr92
neutrone
Ba141
Kr92
Scateniamo una reazione a catena NEUTRONI COME PROIETTILI I nuclei di Uranio, se colpito da neutroni lenti, si dividono in due nuclei più leggeri, liberando 2/3 neutroni Radiazioni pericolosissime Moltissima energia
REAZIONE A CATENA Ogni nucleo fissionato, diventa 2 nuclei di due nuove sostanze libera altri «proiettili» capaci, se lenti, di rompere altri nuclei di uranio, provocando una reazione a catena.
U235
neutrone
Ba141
Kr92 EN
ERG
IA
neutrone
neutrone
neutrone
Reazione a catena Fissione nucleare
Prof. A. Battistelli
n + 235U 144Ba + 89Kr + 211,5 MeV + 2/3 n
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Da atomi microscopici un’energia gigantesca
Come mai tanta energia? La differenza, rispetto ad altre fonti, della capacità di generare energia termica tramite la fissione nucleare sembra evidente.
Uranite
Pastiglie di uranio
Barre di uranio
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URANIO = esistono 3 isotopi di uranio (stesso n di protoni, diverso n di neutroni):
U234 , U235 , U238
Solo U238
1% è composto da URANIO235 elemento fissile utilizzato nelle centrali termonucleari.
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Da atomi microscopici un’energia gigantesca Come mai tanta energia? Come mai qualche cosa di tanto piccolo può generare tanta energia?
Facciamo un passo indietro, per capire la differenza tra tra la reazione chimica di un
U235
neutrone
Ba141
Kr92
ENER
GIA
neutrone
neutrone
neutrone U235
B. FISSIONE NUCLEARE
IL PESO RIMANE UGUALE Metano CH4
+ = +
2 Molecole di Ossigeno
Acqua
Anidride Carbonica
PRIMA DELLA COMBUSTIONE
DOPO LA COMBUSTIONE
U235
Ba141 Kr92
sparita la materia?
Da dove arriva
legami chimici tra gli atomi
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A. COMBUSTIONE, REAZIONE CHIMICA
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U235
neutrone
Ba141
Kr92
ENER
GIA
neutrone
neutrone
neutrone U235
IL PESO RIMANE UGUALE
PRIMA DELLA COMBUSTIONE
DOPO LA COMBUSTIONE
U235
Ba141 Kr92
DI MATERIA
LA MATERIA NON SPARISCE
legami chimici tra gli atomi
La MATERIA si è trasformata in
ENERGIA
Da elementi microscopici un’energia gigantesca Come mai tanta energia?
Prof. A. Battistelli
B. FISSIONE NUCLEARE
A. COMBUSTIONE, REAZIONE CHIMICA
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Quanta energia dagli atomi?
U235
neutrone
Ba141
Kr92
ENER
GIA
neutrone
neutrone
neutrone U235
U235
Ba141 Kr92
DI MATERIA
La MATERIA si è trasformata in
ENERGIA
Secondo la formula di Einstein
E= m*C2
E= energia m= materia che sparisce
C= velocità della luce 300000 km/s
GUARDA IL VIDEO: https://www.youtube.com/watch?v=YvbR-tJ47xs
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Come si ricava Miniera = viene estratto il minerale Uranite Produzione combustibile
1. Conversione ad UFe 2. Arricchimento U238 (in U235 )
+ Plutonio e uranio recuperato da scorie 3. Fabbricazione pastiglie di combustibile
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Molta energia, rischi devastanti, radiazioni e rifiuti altamente pericolosi
otteniamo:
possibili incidenti devastanti per vaste aree e per centinai di anni, Grandi difficoltà di gestione di rifiuti enormemente pericolosi per centinaia di anni, radiazioni (da miniere e centrali).
Ciclo del combustibile U235
1
2
3
4
5
6 7
U238 U235
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Il problema delle scorie e dei rifiuti radioattivi Produzione annua di scorie di un reattore nucleare di 1000 MW
DA 230.000 T DI MINERALE dalla MINIERA:
229.800 t di scorie
Attrezzature radioattive da dismettere
DA 230 T DI CONCENTRATO DI URANIO
190 t di scorie
Impianti radioattivi da dismettere
DA 40 T DI URANIO ARRICCHITO
13 t di scorie
Impianti radioattivi da dismettere
DA 27 T DI COMBUSTIBILE (PASTIGLIE DI URANIO PER IL REATTORE)
26 t di scorie
Recupero per ritrattamento di 0,2 t di plutonio e 5 t di uranio trattato
25 m3 di scorie finali,
emissioni radioattive,
rifiuti e liquidi radioattivi,
Rifiuti da smantellamento degli impianti
Fusto di rifiuti radioattivi (fonte: Der Spiegel-deposito
temporaneo della centrale atomica dismessa di Brunsbüttel, vicino ad Amburgo
Scorie smistate dal centro Enea di Rotondella, in
Basilicata, misteriosamente scomparse, forse in Somalia.
http://www.ilariaalpi.it/?p=6017
Controlli in un deposito in Giappone
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Disponibilità del combustibile
235 è raro, quindi occorre arricchire il più U238 non fissile
Sud
Africa
6%
Ucraina 5%
Uzbekistan 5%
Repubblica Ceca 4%
Namibia 4%
Urss 4%
Francia 3%
Romania, Bulgaria, Cina, Gabon, Congo, 1%
7% tot.
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Localizzazione delle centrali
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La maggior quantità di centrali esistenti è localizzata in nazioni:
• che hanno cercato di emergere come potenza bellica,
• dove la produzione di energia è statale,
• Dove ci sono riserve di uranio e
Lo schema non evidenzia i nuovi investimenti che hanno avuto una produzione di energia è privata.
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Centrali nucleari, dipendenza energetica, zone a rischio Lo sfruttamento dell’energia nucleare ha eliminato la dipendenza energetica?
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In Italia Depositi di scorie e vecchie centrali da monitorare e dismettere = Costi economici estremamente elevati = Costi ambientali e potenziali disastri
Mappa delle scorie in Italia
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Grandi disastri e piccoli incidenti Cernobyl, Fukushima e quotidiani problemi di emissioni di radiazioni
Incidenti e radiazioni: http://www.nibiru2012.it/forum/gaia/allarme-radiottivita-inghilterra-chiusa-una-centrale-nucleare-145797.0.html
Radiazioni diffuse dopo l’incidente a Fukushima
Incidenti nella storia: http://www.tuttogreen.it/gli-incidenti-nucleari-nella-storia/
Miniere, depositi,
discariche abusive
Rischio sismico e centrali nucleari
Aree contaminate
per centinaia di anni
VIDEO: www.youtube.com/watch?v=LESmbVasj6g
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Effetti dell’esposizione alle radiazioni nucleari Morti, malati di cancro, nuovi nati con malformazioni e deficit cognitivo
• Morte immediata rare in caso di scoppio di ordigni o centrali
• Morte per cancro (radiazioni dirette,
ingestione di acqua o cibi contaminati) Nuovi nati con gravi malformazioni o deficit mentali (=mutazioni genetiche)
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Centrale termonucleare
7
1
3 4 5
8
6
6
2
turbina
1
3
8 condensatore
4
7
5
2 1. Combustibile 2. Caldaia 3. Vapore (la pressione fa muovere la turbina)
4. Turbina (da energia cinetica a meccanica di rotazione)
5. Alternatore (da energia meccanica a elettricità)
6. Trasformatore (abbassa e alza il voltaggio)
7. Rete elettrica 8. Condensatore (da vapore ad acqua)
VIDEO: www.youtube.com/watch?v=YvbR-tJ47xs Prof. A. Battistelli
Da energia nucleare a energia elettrica Il funzionamento è simile a quello di una centrale termoelettrica, ma il combustibile, per scaldare l’acqua, in questo caso è l’uranio.
Trasformatore
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Generazioni di centrali I e II generazione: non sicure, emettono delle
III generazione: più costose, ma ancora non sicure. Le più recenti in costruzione/funzione.
III generaz. avanzata: ancora più costose, ma
IV generazione: con sistemi di sicurezza auto-alimentanti, più sicure, estremamente costose.
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Piscina del reattore
dove è immerso l’uranio
nell’acqua pesante.
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Barre di controllo (cadmio o boro):
assorbono neutroni, frenando la
reazione a catena.
2
Turbina: l’energia cinetica del
vapore trasformata in energia
meccanica di rotazione.
4 Caldaia: l’acqua
pesante scalda acqua
che diventa vapore
3
Condensatore: il vapore che ha perso forza viene
ritrasformato in acqua, per tornare alla caldaia. L’acqua di
raffreddamento può essere ricavata da un vicino corso d’acqua
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Trasformatore 5
Piscina di
stoccaggio
delle scorie
7
7
https://www.youtube.com/watch?v=3EA7j91Wrig#t=54
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Moltissima energia = radiazioni, scorie, disastri = elevatissimi costi I COSTI TOTALI COMPRENDONO: • Acquisto di uranio estratto da miniere,
• Costi di ripristino e smaltimento di prodotti e attrezzature radioattivi delle miniere,
•
• Costi di trasporto
• Costi di stoccaggio e controllo delle scorie per centinaia di anni,
• Costi causati da vari incidenti minori e le radiazioni emesse dalle centrali attuali,
• Costi della salute pubblica,
• Costi dovuti alla contaminazione di suoli e le acque,
• Costi di gestione di centrali dismesse,
• Costi enormi per la dismissione delle centrali
Solo non considerando i suddetti costi, il nucleare può essere considerato conveniente rispetto altre fonti.
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I costi dell’energia nucleare
Questo schema considera solo il potere calorifico, non i costi generali e l’energia occorrente per l’estrazione e il trattamento dell’uranio.
Da uno studio di J.Blackburn docente di economia americano, nel 2010 i costi della fonte nucleare hanno sorpassato i costi della fonte solare. Lo studio è ancora più sorprendente, se si considera che gli USA hanno riserve di uranio e industrie di trattamento e arricchimento.
Articolo: www.uomoplanetario.org/wordpress/2010/08/storico-sorpasso-l%E2%80%99energia-solare-costa-meno-di-quella-nucleare/
Video: www.youtube.com/watch?v=xABa7fX8OHs&list=PLCA73F002C2CF66BC&index=21
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Distruzione, morte, disperazione, esodo forzato, territorio non utilizzabile…
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Dopo un disastro nucleare
Articolo: www.genitronsviluppo.com/2014/02/17/che-fesseria-nucleare/
Dopo il disastro nucleare la provincia di Fukushima punta su fonti rinnovabili al 100%.
Il 53% dei giapponesi è vuole che il nucleare venga eliminato gradualmente, mentre il 23
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Sostenibilità, rischi, convenienza economica, tempi di costruzione, radiazioni, scorie..
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Pro e contro le centrali nucleari (per fissione)
ARTICOLI
• Tutto quello che c’è da sapere sull’energia nucleare https://www.lifegate.it/persone/stile-di-vita/energia-nucleare-nel-mondo
• Dopo il disastro a Fukushima, piano 100% rinnovabili www.genitronsviluppo.com/2014/02/17/che-fesseria-nucleare/
• Eolico off shore, l’elettricità costa meno del nucleare *1 http://www.repubblica.it/economia/2017/09/17/news/nucleare-175613990/?ref=search
PRO NUCLEARE (fissione)
CONTRO NUCLEARE (fissione)
VIDEO
• Emilio del Giudice: nucleare, fonte più costosa www.youtube.com/watch?v=xABa7fX8OHs&list=PLCA73F002C2CF66BC&index=21
• Perché sul nucleare Veronesi sbaglia https://www.youtube.com/watch?v=VF6Oyt9Z4Sk
• Rubbia: Stop nucleare, ora innovazione per l’energia https://www.youtube.com/watch?v=J69KwOjWRlw
• Silvestrini risponde a Chicco Testa sul nucleare https://www.youtube.com/watch?v=QpSC1JriKKk
•Report: scorie radioattive in Germania https://youtu.be/JTEdJX6rlrs?t=37
• Report: l’eredità (trasmissione completa, lungo. Guardare inizio) https://www.youtube.com/watch?v=BgKYQ0af5gk
VIDEO
• C.Testa: Carbone uccide. Altro che nucleare! https://www.youtube.com/watch?v=d_jyJhnJ-2o
• Veronesi: Il nucleare? Più pericoloso un viaggio in aereo https://www.youtube.com/watch?v=IG30QxgBUso
• McEwan: nucleare? A cinquant'anni capisci che è giusto https://www.youtube.com/watch?v=uIYtKdoraNU
VIDEO PRO E CONTRO
• PRO E CONTRO IL NUCLEARE www.youtube.com/watch?v=xABa7fX8OHs&list=PLCA73F002C2CF66BC&index=21
ARTICOLI
• Nucleare: svantaggi, ma anche vantaggi https://www.informazioneambiente.it/centrale-nucleare/
• Arabia: solare per sostituire il petrolio, e nucleare per il prestigio http://www.repubblica.it/economia/2018/03/28/news/arabia_dimenticare_il_petrolio_con_la_
centrale_solare_piu_grande_del_mondo-192433699/?ref=search
*1 Eolico tradizionale = fonte con i costi più alti di produzione elettrica
ALTRO NUCLEARE (fusione fredda)
VIDEO
• LENR: la tecnologia italiana che può cambiare il mondo https://www.youtube.com/watch?v=MLI36taiB_Y
• Cold fusion: how it works https://www.youtube.com/watch?v=f6d2q-YxVvk
• Piezonucleare
https://www.youtube.com/watch?v=9nlihQO1MfM
https://www.youtube.com/watch?v=XpDUUIHIr2M
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FUSIONE A CALDO La fonte che non avrà mai un futuro
Prof. A. Battistelli
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Fusione di 2 nuclei
Da energia nucleare a energia elettrica Due nuclei di atomi d’Idrogeno si fondono per formare un nucleo di atomo di Elio. Anche in questo caso sparisce massa, che si trasforma in energia, secondo l’equazione di Einstein
E= m*C2 Per provocare la fusione nucleare a caldo, occorrono altissime temperature, come quelle del sole e uno spazio libero non a contatto con qualsiasi materiale che fondebbe, diventando plasma, a quelle temperature.
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Fusione di 2 nuclei Occorre temperatura di 15 milioni di gradi, come il sole per provocare la fusione nucleare per ottenere calore per scaldare dell’acqua e materiali speciali, detti «superconduttori», per creare i reattori. I superconduttori sono materiali che, a temperature tra -270°e -200°, sono in grado di allontanare i nuclei d’idrogeno (due isotopi d’idrogeno: deuterio e trizio), sfruttando la carica dei nuclei, creando così una “nube” di nuclei sospesa fra delle pareti magnetiche. “Dentro” tale nube, riscaldandola, si riesce ad ottenere la fusione nucleare.
I costi e le difficoltà tecniche rendono questa tecnologia
quasi impossibile e
NON economicamente sfruttabile.
Prof. A. Battistelli
http://www.appuntidigitali.it/16801/un-ulteriore-passo-verso-la-fusione-nucleare/ http://dailystorm.it/2012/05/24/iter-alla-ricerca-della-fusione-nucleare/ http://magazine.linxedizioni.it/2012/10/16/calda-o-fredda/
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Fusione a freddo Sicura, economica, flessibile
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Fusione fredda Piezonucleare
Approfondimenti: fusionefredda3.com/novita/fusione-fredda-i-progressi-del-piezonucleare http://nuovefontidienergia.myblog.it/2012/04/29/a-che-punto-siamo-con-la-fusione-fredda/ www.focus.it/scienza/scienze/ecco-la-fusione-fredda-1915?gclid=Cj0KEQjwgryfBRDn7cvY-pOit4cBEiQAB3nTbgzHekQKKEiN8IdnBFKLlzvRUbQRq8Gz5t_zgxNeDEQaAoPG8P8HAQ
L’energia pulita, sicura ed economica del futuro, ancora in fase di perfezionamento.
VIDEO: https://www.youtube.com/watch?v=eOU62nXMgDs
www.youtube.com/watch?v=5fNXz6qMUeg
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Video consigliati
Centrale termonucleare
Centrale termonucleare: https://www.youtube.com/watch?v=YvbR-tJ47xs
L’eredità del nucleare-Report : www.youtube.com/watch?v=BgKYQ0af5gk Fukushima : https://www.youtube.com/watch?v=LESmbVasj6g
Approfondimento su Chernobyl : https://www.youtube.com/watch?v=LESmbVasj6g
I costi nel nucleare: https://www.youtube.com/watch?v=xABa7fX8OHs&list=PLCA73F002C2CF66BC&index=21
Incidenti e radiazioni: www.nibiru2012.it/forum/gaia/allarme-radiottivita-inghilterra-chiusa-una-centrale-nucleare-145797.0.html
Incidenti nella storia: http://www.tuttogreen.it/gli-incidenti-nucleari-nella-storia/
I 10 maggiori disastri: https://www.youtube.com/watch?v=XcZC_3UWz14
Fissione nucleare Quanta energia da un atomo: ww.youtube.com/watch?v=YvbR-tJ47xs
Radiazioni, cosa sono: www.youtube.com/watch?v=Jr0tOuoI4Ic
Enea news, fusione nucleare: https://www.youtube.com/watch?v=dtubXkIZW8I
Come la radioattività attacca il corpo umano: www.youtube.com/watch?v=dtubXkIZW8I
Fusione a freddo o piezonucleare
VIDEO: https://www.youtube.com/watch?v=eOU62nXMgDs
www.youtube.com/watch?v=5fNXz6qMUeg
ARTICOLI: www.youtube.com/watch?v=5fNXz6qMUeg
fusionefredda3.com/novita/fusione-fredda-i-progressi-del-piezonucleare http://nuovefontidienergia.myblog.it/2012/04/29/a-che-punto-siamo-con-la-fusione-fredda/ www.focus.it/scienza/scienze/ecco-la-fusione-fredda-1915?gclid=Cj0KEQjwgryfBRDn7cvY-pOit4cBEiQAB3nTbgzHekQKKEiN8IdnBFKLlzvRUbQRq8Gz5t_zgxNeDEQaAoPG8P8HAQ
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