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La fisica moderna

I reattori nucleari

Il primo reattore nucleare a fissione fu costruito nel 1942 a Chicago da Enrico Fermi e dai suoi collaboratori, che gli diedero il nome di pila atomica. Il suo principio di funzionamento è sostanzialmente uguale a quello dei reattori tuttora in esercizio. In quel periodo, in cui si combatteva la seconda guerra mondiale, lo sviluppo della fissione nucleare fu immediatamente legato alle sue possibili implicazioni militari. Nel giro di pochi anni, per il timore che la Germania di Hitler si impadronisse della tecnologia nucleare, gli Stati Uniti costruirono la prima bomba atomica (sganciata su Hiroshima il 6 agosto 1945), nell'ambito del cosiddetto "Progetto Manhattan", che vide riuniti i maggiori scienziati atomici e nucleari del mondo sotto la guida del fisico statunitense J. Oppenheimer (1904-1967). Dopo la fine della guerra venne promossa l'utilizzazione unicamente pacifica dell'energia nucleare: i primi reattori nucleari per usi pacifici, per la produzione dell'energia elettrica, furono costruiti a partire dal 1955-56.

I reattori nucleari sono centrali di energia che trasformano l'energia di legame dei nucleoni di alcuni elementi in energia termica, che viene convertita in energia elettrica. I reattori si basano sul processo di fissione e usano come materiale attivo prevalentemente isotopi dell'uranio. Sono schematicamente costituiti da una struttura in cui si trova il combustibile nucleare, detta nocciolo, nella quale avvengono le reazioni di fissione, e da un insieme di apparecchiature ausiliarie che provvedono a trasportare il calore prodotto dalla fissione ed eventualmente a trasformarlo in altre forme di energia. All'interno del nocciolo il combustibile è presente sotto forma di barre, o di pastiglie, intercalate da un altro materiale (acqua, acqua pesante o grafite), che ha la funzione di moderatore, per il rallentamento dei neutroni prodotti dalla fissione. Per controllare la reazione si inseriscono delle barre di controllo di materiale capace di assorbire i neutroni in eccesso. I rischi dell'uso dell'energia nucleare sono legati soprattutto allo smaltimento delle scorie, poiché i prodotti della fissione sono spesso elementi a loro volta radioattivi, con tempi di dimezzamento molto lunghi, per i quali quindi è difficile prevedere sistemi di conservazione che ne impediscano la fuoriuscita. Un altro problema è rappresentato dalla sicurezza, poiché, data la pericolosità degli elementi che compongono il combustibile e i suoi resti, risulta di vitale importanza ridurre al minimo il rischio di incidenti, che (come accadde per esempio a Chernobyl nel 1986) possono provocare la morte di un gran numero di persone e liberano nell'ambiente grandi quantità di sostanze tossiche.

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