Energia nucleare: cos’è e pro e contro

Quando pensi alle diverse fonti di energia, quella nucleare potrebbe non essere la prima che ti viene in mente. In realtà, però, secondo le stime questa rappresenta all’incirca il 10% dell’energia prodotta in tutto il mondo. Una percentuale non indifferente, che sembra essere destinata ad aumentare nel corso dei prossimi decenni. Ma esattamente come si ricava l’energia dal nucleare? E quali sono i vantaggi e gli svantaggi di questa tanto discussa tecnologia?

Con questo articolo cercheremo di spiegare come funziona il nucleare, quali Paesi del mondo sfruttano maggiormente questa forma di energia e quali sono i pro e i contro da considerare, sia a breve che a lungo termine.

Prima, però, bisognerà capire cos’è, fondamentalmente, l’energia atomica o nucleare.

Che cos’è l’energia nucleare?

Con il termine “energia nucleare” (o atomica) si indica una forma di energia che viene liberata in seguito all’unione o alla scissione di due nuclei atomici.

Più esattamente, dalla divisione di due atomi pesanti di ottiene la cosiddetta energia a fissione nucleare, mentre dalla fusione dei nuclei di due atomi leggeri si otterrà invece un processo detto “di fusione nucleare”.

Se, dunque, ti stai domandando perché si chiama energia nucleare, la risposta è questa: il nome si riferisce alla possibilità di ricavare energia dal nucleo di un atomo.

Come vedremo, ad oggi la sola tecnica adottata (e adottabile) è quella che si basa sulla fissione nucleare, metodologia che produce globalmente una consistente quantità di energia elettrica a basse emissioni di CO2.

Sebbene possa non venire subito in mente quando pensiamo all’elettricità, ai sistemi di riscaldamento o di illuminazione, o anche solo alla produzione di acqua calda, in realtà l’energia atomica produce un’elevata quantità di elettricità nel mondo, utile per questi e parecchi altri scopi.

Qual è la differenza tra fissione e fusione nucleare?

Sappiamo adesso quali sono i due tipi di energia nucleare, vale a dire quello derivante dalla fissione e quello prodotto attraverso la fusione nucleare. Ma, tecnicamente parlando, quali sono le differenze tra i due tipi di reazione? E perché si dice che la fusione nucleare sia migliore rispetto alla fissione? Vediamo in cosa consistono queste due reazioni.

Fissione nucleare

Cominciamo innanzitutto con la reazione di fissione nucleare, che – come abbiamo appena visto – consiste nella scissione o separazione di nuclei di atomi pesanti (provenienti da combustibile nucleare come uranio, plutonio o torio) in atomi leggeri.

Tale scissione avviene mediante bombardamento con neutroni. I nuclei si dividono in due frammenti con carica positiva, che a loro volta si respingono con forza, liberando un’altissima energia cinetica e calore.

Come si può vedere nell’immagine, durante il processo di fissione nucleare si liberano anche neutroni, che a loro volta andranno a colpire i nuclei, dando origine ad altre fissioni e generando una sorta di reazione a catena che permette di mantenere costantemente attivo un reattore nucleare. Ne consegue la possibilità di produrre energia in modo continuo, perpetuo e senza interruzioni.

Oltre all’energia, la fissione nucleare genera però anche radiazioni e scorie radioattive, che dovranno essere trattate con la massima attenzione, per evitare gravi conseguenze per la salute pubblica e gli ecosistemi.

Come viene utilizzata l’energia a fissione nucleare?

Ma a cosa servirà tutta questa energia? In seguito alle reazioni di frammentazione che abbiamo appena visto, l’energia prodotta viene convertita in altre forme di energia (ad esempio termica o elettrica), che verranno poi impiegate per usi umani e industriali.

Quando pensiamo all’energia atomica o nucleare, quasi sempre ci vengono in mente le catastrofi provocate dalla bomba atomica nel corso della Seconda guerra mondiale o incidenti e disastri nucleari (Chernobyl nel 1986 o quello avvenuto nel Marzo del 2011 nella centrale giapponese di Fukushima).

In realtà, però, la nucleare è una forma di energia che viene impiegata in modo pacifico da molti anni, praticamente dall’indomani della guerra mondiale. All’interno di strutture in grado di controllare la fissione nucleare per produrre elettricità (i cosiddetti “reattori nucleari”), viene prodotta energia che trova spazio in ambito domestico e civile.

La diffusione delle centrali a fissione ha però subito un rallentamento alla fine degli anni ’80, quando si verificò uno dei disastri nucleari più scioccanti della storia contemporanea, il già citato incidente di Chernobyl.

Fusione nucleare

Come dicevamo, un secondo tipo di reazione nucleare è quello che viene definito “fusione”. Si tratta, essenzialmente, della medesima reazione che avviene nel sole e nelle altre stelle, un processo in grado di produrre l’energia che giunge fino alla Terra sotto forma di luce e calore.

Tecnicamente parlando, in questo caso l’energia verrà ottenuta in seguito all’unione o fusione dei nuclei atomici leggeri (generalmente di Deuterio, ovvero un isotopo dell’Idrogeno, e Trizio).

Perché ciò avvenga, bisogna applicare temperature e pressione estremamente elevate, necessarie per superare la repulsione elettromagnetica tra due nuclei con carica positiva, e far si che avvenga la fusione.

Da tale processo hanno origine nuclei più pesanti, con la produzione di grandi quantità di energia. Come puoi vedere nell’immagine, si otterranno quindi energia, neutroni ed elio. A differenza del processo di fissione, quello di fusione nucleare non produce scorie radioattive con lunga vita media, né sostanze inquinanti o gas effetto serra.

Si tratta, quindi, di una forma di energia davvero pulita.

Al momento, però, gli studi sulla fusione nucleare sono ancora in una fase del tutto sperimentale. Serviranno molti anni, o più concretamente decenni, prima di poter ottenere un bilancio energetico positivo, e produrre sufficiente energia per soddisfare le esigenze della popolazione a livello mondiale.

Qual è il problema principale della fusione nucleare?

Perché l’energia da fusione nucleare possa essere impiegata su larga scala, bisogna prima superare una serie di ostacoli. L’energia liberata, infatti, dovrebbe essere in grado di compensare sia le perdite, che l’energia impiegata per avviare l’intera reazione.

Nello specifico, questo tipo di processo richiede l’impiego di temperature molto alte (si parla di centinaia di milioni di gradi) per poter riscaldare il plasma di deuterio-trizio. La reazione dovrebbe inoltre avvenire per un tempo sufficiente perché si possa innescare l’intero processo di fusione controllata.

Ad oggi, tuttavia, il principale problema della fusione nucleare sta nel riuscire a trovare una soluzione adeguata per confinare il plasma, in quanto non esistono dei contenitori capaci di tollerare simili condizioni.

Allo stato attuale, la soluzione più adatta sembra essere quella del confinamento magnetico (fusione a confinamento magnetico), ma – come dicevamo – si tratta di tecniche ancora in via del tutto sperimentale, che richiederanno parecchio tempo prima di poter essere applicate su larga scala.

Quali sono i Paesi che usano il nucleare?

In base a quanto detto, è chiaro che allo stato attuale la sola forma di nucleare in uso è quella che deriva dalla reazione di fissione. Ma quali Paesi utilizzano l’energia atomica in Europa e nel mondo?

Se in Italia questa forma di energia è in una lunga fase di stallo ormai da diversi decenni, lo stesso non possiamo affermare per gli altri Paesi, sia europei che extraeuropei. Fino al 2020, il nucleare ha infatti soddisfatto circa il 10% delle richieste di energia elettrica a livello globale.

Più nel dettaglio, sono 32 gli Stati che sfruttano l’energia nucleare, e oltre 400 i reattori tutt’ora attivi presenti sulla Terra. Tra i Paesi che sfruttano maggiormente questa tecnologia meritano una menzione soprattutto la Francia, gli Stati Uniti, la Slovacchia e il Belgio.

Quali sono i pro e i contro del nucleare?

Ora che sappiamo a cosa serve l’energia nucleare e come viene prodotta, vogliamo dare una panoramica in merito ai pro e ai contro di questo tipo di tecnologia.

Insomma, perché essere favorevoli al nucleare o, di contropartita, perché non converrebbe affidarsi a questa particolare fonte energetica?

Quali sono i vantaggi del nucleare?

Sebbene sia considerata una risorsa “pulita” e in grado di rallentare o persino di risolvere i cambiamenti climatici, i dubbi e le perplessità in merito al nucleare non mancano. Noi vogliamo prendere in considerazione sia le voci a favore che quelle contrarie a questo tipo di tecnologia, per riuscire a formulare un’opinione quanto più oggettiva e chiara possibile in proposito.

Energia senza interruzioni

Le centrali nucleari permettono di produrre energia in maniera continua e senza interruzioni. A differenza dei sistemi di energia eolica o fotovoltaica, infatti, non dipendono da fattori esterni o ambientali, come il clima, il sole o il vento.

Una soluzione contro la crisi climatica?

Ma le centrali nucleari possono anche supportare la lotta contro il cambiamento climatico? Secondo i sostenitori del nucleare, la risposta a questa domanda potrebbe essere si. Gli impianti permettono di ottenere energia con basse emissioni di sostanze inquinanti, anidride carbonica (CO2) e gas serra.

Ciò potrebbe aiutare a frenare l’avanzata dei cambiamenti climatici, tanto che – come si evince anche dalla Cop28, la conferenza sul clima delle Nazioni unite che si svolge a Dubai – oggi il nucleare è sempre più considerato un elemento cardine della transizione verso una produzione energetica più sostenibile.

Ciò non implica che il ricorso all’atomo debba necessariamente comportare l’esclusione di altre fonti rinnovabili. Potrebbe invece rappresentare un efficiente supporto da abbinare all’energia idroelettrica, solare, da biomasse o eolica.

Una spinta verso la decarbonizzazione

Oltre a comportare una minore dipendenza dai combustibili fossili, va detto che la produzione di energia nucleare si basa essenzialmente sull’utilizzo dell’uranio, un metallo che viene estratto perlopiù da giacimenti situati in zone del mondo politicamente stabili, come ad esempio il Canada, gli Stati Uniti o l’Australia.

Ciò permetterebbe di smarcarsi dalla dipendenza energetica nei confronti di Paesi che possiedono i più grandi giacimenti di combustibili fossili, ma il cui contesto politico è a dir poco complesso e delicato.

Quali sono gli svantaggi dell’energia nucleare?

Ma visti i tanti punti a favore di questa tecnologia, perché molti affermano che il nucleare non è sostenibile? Quali sono i “contro” da tenere in considerazione, in questo processo di transizione verso la decarbonizzazione dell’energia?

Scorie e rifiuti radioattivi

Una delle più famose note dolenti del nucleare riguarda la possibile fuoriuscita di liquidi radioattivi e la produzione di rifiuti e scorie che, se mal gestiti, possono causare gravi conseguenze.

Tali sostanze necessitano della massima cautela nella fase di stoccaggio e smaltimento. La presenza di scorie nucleari in grandi quantità rappresenta infatti un rischio per la salute umana e animale e, in generale, per l’ambiente. Peraltro, lo smaltimento delle scorie nucleari non è il solo elemento critico degno di nota.

Costi e investimenti iniziali

La realizzazione di impianti nucleari comporta degli investimenti iniziali davvero molto elevati, che verranno ammortizzati solamente nell’arco di alcuni decenni.

Lentezza nella costruzione degli impianti

Altro fattore di demerito riguarda i tempi necessari per la costruzione delle centrali nucleari (circa 14-20 anni in media), un lasso di tempo molto lungo, durante il quale i milioni di decessi causati da inquinamento e smog non andranno di certo in stand-by.

D’altro canto, la realizzazione di impianti fotovoltaici o eolici richiede tempistiche e costi senz’altro più accessibili e rapidi, con un tempo medio di 3-5 anni che intercorrono dalla fase di progettazione fino a quella di piena attività degli impianti.

Il nucleare non è un’energia rinnovabile

Sebbene venga sempre più spesso definita come una forma di energia “green” e sostenibile, va detto che la fissione nucleare non da origine, di per sé, a un’energia rinnovabile. Il perché è presto detto: perché possa avvenire una reazione di fissione, è necessario un combustibile, ad esempio l’uranio, un metallo radioattivo presente in natura in quantità relativamente limitate.

Per questa ragione, questa tipologia di nucleare non può essere considerata un’energia rinnovabile. Al contrario, l’energia prodotta dalla fusione sarebbe inesauribile, in quanto si ricorre a deuterio e trizio, elementi rispettivamente presenti in natura o facilmente producibili in laboratorio.

Rischio di incidenti nucleari

Se ti chiedessimo qual è il peggior disastro nucleare della storia, di certo risponderesti immediatamente “quello di Černobyl”. In realtà, questo è solo il più noto, insieme al più recente incidente avvenuto nella centrale giapponese di Fukushima, 12 anni fa.

Va detto che i disastri nucleari con perdita di radiazioni di questa portata sono rari. Per di più, le tecnologie sempre più avanzate e all’avanguardia permettono di ridurre ulteriormente il rischio.

Tuttavia, non possiamo escludere a priori l’eventuale pericolo di incidenti.

Statisticamente parlando, con l’aumentare della presenza di centrali nucleari in tutto il Pianeta, potrebbe aumentare anche il pericolo di andare incontro a simili eventi in futuro.

Fonti

• Mase.gov.it
• International Atomic Energy Agency
• Ufficio federale dell’energia UFE
• Ilsole24ore.com