L’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 a quella solare è una fonte di energia primaria. 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 (sia spontanea, sia indotta), nuclei di atomi con alto numero atomico (pesanti) come, ad esempio, l'uranio e il torio 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 indotta viene usato per produrre energia nelle centrali nucleari. Nelle reazioni di fusione, i nuclei di atomi con basso numero atomico, come l'idrogeno o il deuterio, si fondono dando origine a nuclei più pesanti e rilasciando una notevole quantità di energia (molto superiore a quella rilasciata nella fissione, a parità di numero di reazioni nucleari coinvolte). In natura le reazioni di fusione sono quelle che producono l'energia proveniente dalle stelle. È invece attualmente possibile ottenere grandi quantità di energia attraverso reazioni di fusione incontrollate, come ad esempio nella bomba all'idrogeno. Le reazioni di decadimento radioattivo coinvolgono i nuclei di atomi instabili, che tramite processi di emissione/cattura di particelle subatomiche tendono a raggiungere uno stato di maggior equilibrio, in conseguenza della diminuzione della massa totale del sistema. Quelle in cui si ha la maggiore quantità di energia liberata sono i processi di diseccitazione gamma: le particelle interessate sono fotoni generalmente ad alta energia, ovvero radiazioni elettromagnetiche alle frequenze più alte (anche se più precisamente si ha sovrapposizione fra le frequenze delle emissioni X di origine atomica e gamma di origine 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 Enstein nel 1905. Per ricavare energia dal nucleo dell'atomo esistono due procedimenti opposti:
•	la fissione (rotture) di un nucleo pesante
•	la fusione (unione) di nuclei leggeri
La fissione consiste nel rompere il nucleo dell'atomo per farne scaturire notevoli quantità di energia: Viene sparato un neutrone contro il nucleo dell'uranio-235 che si spacca in due frammenti e lascia liberi altri due o tre neutroni . La somma delle masse dei due frammenti e di quelle del neutrone che lo ha spaccato è leggermente minore di quella del nucleo originario: la materia mancante si è trasformata in energia. La percentuale di massa trasformata in energia si aggira attorno allo 0.1%, cioè 1 g di uranio viene trasformato in energia per ogni kg di uranio-235 o altro materiale fissile. Se accanto all'atomo di uranio fissionato se ne trovano altri in quantità sufficiente (massa critica) per effetto dell'irraggiamento dei nuclei derivante dai neutroni secondari prodotti dalla prima fissione si svilupperà una reazione a catena in grado di autosostenersi.
La fissione nucleare è ampiamente sperimentata ed ingegnerizzata da almeno 50 anni. Attualmente 441 reattori nucleari di potenza, producono il 16% dell'intera energia elettrica mondiale in 34 Paesi, mentre altri 52 sono in costruzione. 
 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 massa di questi ultimi è minore della somma di quelli originari, e la differenza viene emessa come energia sotto forma di raggi gamma ad alta frequenza. La percentuale di massa trasformata in energia si aggira attorno all'1%, un quantitativo enorme.
Perché la fusione avvenga, i nuclei degli atomi devono essere fatti avvicinare nonostante la forza di repulsione elettrica che tende a respingerli gli uni dagli altri, e sono quindi necessarie temperature elevatissime, milioni di gradi centigradi. La fusione nucleare avviene normalmente nel nucleo delle stelle, compreso il Sole, dove tali condizioni sono normali. A causa di queste difficoltà, al giorno d'oggi l'uomo non è ancora riuscito a far avvenire la fusione in modo controllato e affidabile (quello incontrollato esiste: la bomba termonucleare). Gli esperimenti odierni si concentrano sulla fusione di alcuni isotopi dell'idrogeno, il deuterio e il trizio, che fondono con maggiore facilità rispetto all'idrogeno classico.
La fusione nucleare per ora è solo una speculazione teorica e - a differenza della fissione nucleare - è stata realizzata in impianti realizzati dall'uomo solo per brevi istanti (millisecondi - secondi). Dopo oltre 50 anni di sperimentazione, gli addetti ai lavori prevedono che la realizzazione di un reattore a fusione operativo richiederà ancora numerosi decenni. Il suo funzionamento è molto simile a quello di una convenzionale centrale termoelettrica con la differenza che l'acqua viene riscaldata da un reattore nucleare dove l'uranio viene fissionato. Tre sono le parti principali della centrale:
•	Edificio contenente il reattore: enorme cilindro di cemento armato dove al centro è collocato il reattore
•	Sala macchine: un edificio dove è sistemata la turbina e l'alternatore
•	Edifici ausiliari: contengono le piscine schermate per la conservazione temporanea degli scarti radioattivi della centrale.
     Esempio di centrale nucleare
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 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.
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 inoltre a seconda dell'elemento oscillando da pochi giorni a molti millenni. Esistono attualmente due modi principali per smaltire le scorie, rigorosamente legati a preliminari studi di natura geologica riguardanti il sito di destinazione: 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 schermati. Inoltre vengono sfruttati anche degli impianti di rigenerazione in grado di estrarre l'uranio, il plutonio e gli attinoidi minori (prevalentemente nettunio, americio e curio) dalle scorie e renderlo riutilizzabile nel processo di fissione nucleare.
Le scorie inoltre potranno essere riprocessate in altre tipologie di reattori . Le scorie di questi tipi di impianto nucleare dovrebbero avere tempistiche di decadimento decisamente rapide: quelle più longeve si "spegneranno" dopo circa una cinquantina d'anni.

Progetto di Domenico Cuzzocrea  5° G