MutazioniEsempi di radiazioni sul corpo umano

ENERGIA NUCLEARE

Con energia nucleare si intendono tutti quei fenomeni in cui si ha la produzione di energia in seguito a trasformazioni nei nuclei atomici. L'energia nucleare, insieme alle fonti rinnovabili e le fonti fossili, è una fonte di energia primaria, ovvero è presente in natura. Le reazioni che coinvolgono l'energia nucleare sono principalmente quelle di fissione nucleare, di fusione nucleare e quelle legate alla radioattività.

Nelle reazioni di fissione , nuclei di atomi con alto numero atomico  come, ad esempio, l'uranio si spezzano producendo nuclei con numero atomico minore, diminuendo la propria massa totale e liberando una grande quantità di energia. Un altro esempio naturale di tale fenomeno è la radioattività. Il processo di fissione  viene usato per produrre energia nelle centrali nucleari

Nelle reazioni di fusione, i nuclei di atomi con basso numero atomico, come l'idrogeno, si fondono dando origine a nuclei più pesanti e rilasciando una notevole quantità di energia (molto superiore a quella rilasciata nella fissione). 

In natura le reazioni di fusione sono quelle che producono l'energia proveniente dalle stelle. Finora, malgrado decenni di sforzi non è ancora stato possibile realizzare, in modo stabile, reazioni di fusione controllata sul nostro pianeta. 

La fonte dell'energia nucleare

L'energia nucleare è data dalla fissione o dalla fusione del nucleo di un atomo. La prima persona che intuì la possibilità di ricavare energia dal nucleo dell'atomo fu lo scienziato Albert Einstein nel 1905. Per ricavare energia dal nucleo dell'atomo esistono due procedimenti opposti:

La fissione

La fissione consiste nel rompere il nucleo dell'atomo per farne scaturire notevoli quantità di energia: La fissione nucleare è ampiamente sperimentata ed utilizzata da almeno 50 anni. Nell'agosto 2007,439 reattori nucleari di potenza commerciali, producono il 16% dell'intera energia elettrica mondiale.

La fusione

L'altro metodo per ottenere energia dall'atomo è la fusione nucleare. Essa è esattamente opposta alla fissione: invece di spezzare nuclei pesanti in piccoli frammenti, si uniscono nuclei leggeri (a partire dall'idrogeno, composto da un solo protone) in nuclei più pesanti. 

La centrale nucleare

Il suo funzionamento:l'acqua viene riscaldata da un reattore nucleare dove l'uranio viene fissionato. Tre sono le parti principali della centrale:

Il funzionamento della centrale è abbastanza semplice: viene pompata dell'acqua attraverso il reattore che la fa evaporare attraverso il calore emesso dalla fissione dell'uranio. Il vapore viene inviato nella turbina che trasferisce la propria forza meccanica all'alternatore che genera corrente elettrica.

Il reattore

Il reattore è un cilindro di acciaio inossidabile di grandi dimensioni. Alla sommità è fissata una calotta che può essere aperta all'occasione. Sulla piastra di base sono situati dei fori per far scorrere le barre di controllo. L'interno del reattore è vuoto (quando non è stato ancora introdotto il materiale combustibile) a parte una griglia superiore e una inferiore e due bocchettoni per l'entrata dell'acqua e l'uscita del vapore. Per caricare il reattore con le barre di uranio si apre la calotta si infilano le sbarre (con una gru) infine si richiude la calotta. Il procedimento di rinnovamento del carburante avviene circa ogni anno. Per mettere in funzione il reattore invece si attivano le cinque sorgenti di neutroni e si sfilano le sbarre di controllo; la reazione a catena ha inizio e l'energia emessa fa evaporare l'acqua.

Scorie radioattive

Il procedimento di fissione nucleare (come peraltro quello di fusione, seppur in maniera molto inferiore) produce materiali residui ad elevata radioattività. Si tratta di pastiglie di combustibile esaurito (uranio, plutonio ed altri radioelementi) che vengono estratte dal reattore per essere sostituite. Questo materiale, emettendo delle radiazioni penetranti, è molto radiotossico e richiede dunque precauzioni nel trattamento di smaltimento. La radioattività degli elementi estratti da un reattore si riduce nel tempo secondo il fenomeno naturale del dimezzamento ma i tempi necessari a farla rientrare entro standard di accettabilità biologica per il corpo umano sono lunghi. I tempi di decadenza radioattiva variano a seconda dell'elemento, oscillando da pochi giorni a molti millenni. Esistono attualmente due modi principali per smaltire le scorie: per le scorie a basso livello di radioattività si tende a ricorrere al cosiddetto deposito superficiale, ovvero il confinamento in aree terrene protette e contenute all'interno di barriere ingegneristiche; per le scorie a più alto livello di radioattività si ricorre invece al deposito geologico, ovvero allo stoccaggio in bunker sotterranei. Le scorie liquide vengono dapprima raccolte in contenitori di plastica o di vetro. I siti di destinazione ottimali vengono individuati e progettati in base a rigorosi studi di natura geologica.
Le scorie rappresentate invece da combustibile non totalmente esausto, ovvero quelle ritenute più pericolose, sono invece stoccate all'interno di contenitori colmi d'acqua all'interno delle stesse centrali nucleari che ne sfruttano l'utilizzo.Inoltre vengono sfruttati anche degli impianti di rigenerazione in grado di estrarre l'uranio, il plutonio dalle scorie e renderlo riutilizzabile nel processo di fissione nucleare.
Sono stati sviluppati anche degli impianti di rigenerazione in grado di estrarre il combustibile dalle scorie e renderlo nuovamente riutilizzabile nel processo di fissione nucleare, in pratica riciclando la scoria radioattiva.Il problema maggiore legato alle scorie nucleari riguarda l'elevato numero di anni necessari affinché si raggiunga un livello di radioattività non pericoloso.Tale arco di tempo è stato calcolato in  20’000 anni  nel caso di rifiuti provenienti da processi di riciclo del combustibile esausto, mentre occorrerebbe un tempo 100 volte superiore nel caso di scorie non trattate.

Radioattività

La radioattività, o decadimento radioattivo, è un insieme di processi tramite i quali dei nuclei atomici instabili emettono particelle subatomiche per raggiungere uno stato di stabilità.
Il potassio 40 è responsabile di tutta la radioattività naturale presente all'interno del corpo umano.
Le fonti artificiali (o tecnologiche) sono principalmente legate all'impiego dei radioisotopi in medicina a scopo diagnostico o terapeutico.
Esistono tre forme distinte di radioattività: sono i raggi alfa, i raggi beta e i raggi gamma,.I raggi alfa e beta  vengono assorbiti quasi tutti entro una determinata distanza: i raggi gamma e i neutroni invece,vengono assorbiti solo per urto diretto contro un atomo o un nucleo atomico.

Schermature antiradiazioni

Tanta più materia è concentrata in un dato spazio tanto più sarà probabile che abbia luogo l'assorbimento di una data particella vagante in quello spazio: questo è il motivo per cui in genere si usa un rivestimento di piombo, molto denso, per schermare oggetti, contenitori e quant'altro dalla radioattività. Il piombo ha inoltre il vantaggio di essere  nuclearmente molto stabile e poco soggetto a trasmutarsi in altri elementi.