Utente:Facquis/Sandbox/16
Il reattore nucleare è un dispositivo progettato per produrre in modo controllato le reazioni di fissione e fusione nucleare.[1] In base alla tipologia di reazione utilizzata, i reattori nucleari si possono classificare in tre categorie: reattori a fissione, reattori a fusione e reattori ibridi a fissione-fusione.[2]
I reattori nucleari a fissione sono i più diffusi e sono utilizzati per la produzione di energia nucleare, per la propulsione navale, per la produzione dei radionuclidi impiegati dalle tecnologie nucleari mediche, militari e industriale e a fini di ricerca. I reattori a nucleari a fusione sono impiegati esclusivamente dalla ricerca scientifica, anche se è in fase sperimentale la loro applicazione nel settore energetico, mentre i reattori ibridi a fissione-fusione sono ancora in fase di studio.[2]
Tecnologie modifica
Reattore a fissione modifica
Il reattore nucleare a fissione è un dispositivo che consente di sviluppare in modo controllato le reazioni di fissione nucleare. La fissione è una reazione nucleare in cui quando un neutrone o un'altra particella carica colpisce un nucleo atomico, questo viene assorbito dal nucleo stesso che contemporaneamente si scinde (fissiona) in due o più nuclei atomici di minore dimensione più un certo numero di neutroni liberi. Nel caso dei reattori nucleari affinché si generi un processo esotermico vengono fissionati atomi di elevato numero atomico come gli isotopi degli attinoidi.[3]
Nei reattori nucleari più diffusi la fissione nucleare si sviluppa come una reazione a catena controllata in cui le fissioni successive si originano dai neutroni provenienti dalle fissioni precedenti. Affinché la reazione a catena possa autosostenersi il combustibile nucleare deve raggiungere la massa critica, ovvero al suo interno deve essere presente una quantità sufficiente di materiale fissile. Il combustibile nucleare infatti è principalmente costituito da materiale non fissile come l'uranio-238 e da una piccola, ma sufficiente, quantità di materiale fissile come l'uranio-235 e il plutonio-239. Nel caso dei reattori autofertilizzanti il materiale fissile presente nel combustibile si genera più velocemente rispetto a quello che viene consumato, questo processo è possibile grazie all'assorbimento neutronico da parte del materiale fertile, che ha la capacità di trasmutare in materiale fissile. In particolare i neutroni ad alta energia (neutroni veloci) consentono di trasmutare l'uranio-238 in plutonio-239, mentre quelli a bassa energia (neutroni termici) trasmutano il torio-232 in uranio-233 (fissile). Esistono infine a livello sperimentale i reattori subcritici, in cui le reazioni fissione nucleare sono sostenute da protoni e neutroni emessi da un'apposito acceleratore di particelle.[2]
I reattori a neutroni termici sono i più diffusi e generalmente non sono autofertilizzanti, viceversa per i reattori a neutroni veloci.
Tipologie e descrizione:
Impiego:
///Attualmente la produzione di energia nucleare si basa esclusivamente sui reattori nucleari a fissione///[4][5]
Reattore a fusione modifica
Fisica: Il reattore nucleare a fusione è un dispositivo che consente di sviluppare in modo controllato le reazioni di fusione nucleare. La fusione è una reazione nucleare in cui quando due o più nuclei atomici. affinché si generi un processo esotermico
Combustibile:
Tipologie e descrizione: ///Fusione a confinamento magnetico Fusione a confinamento inerziale///
Impiego:[6]
Reattore ibrido a fissione-fusione modifica
Fisica: Il reattore nucleare ibrido a fissione-fusione è un dispositivo, ancora in fase di studio, che consente di sviluppare in modo controllato le reazioni di fissione e fusione nucleare esotermiche.
Combustibile:
Tipologie e descrizione:
Impiego:
///Il reattore nucleare ibrido a fissione-fusione è un reattore nucleare progettato per produrre in modo controllato reazioni di fissione nucleare sostenute dai neutroni veloci generati dalla fusione nucleare.[7] Un reattore ibrido è quindi un rettore subcritico costituito da un nucleo per la fusione (fusion core) intorno al quale si sviluppa un mantello (blanket) di materiale fertile destinato alla fissione e alla fusione. Il nucleo per la fusione, analogamente a un acceleratore di particelle, costituisce la sorgente indipendente di neutroni veloci del rettore, consentendo così agli atomi del mantello di fissionare pur non avendo raggiunto la massa critica di materiale fissile. Un reattore ibrido, così come una reattore a neutroni veloci, può quindi impiegare come combustibile nucleare i rifiuti radioattivi ad alta attività, le cosiddette scorie nucleari, l'uranio naturale o sviluppare il ciclo del torio-232.[8] Ogni neutrone può poi innescare diversi eventi di fissione, moltiplicando per centinaia di volte l'energia rilasciata da ogni reazione di fusione, ma non si svilupperebbe una reazione a catena autosostenuta dalla fissione rendendo i progetti di fusione più economici in termini di potenza///
Note modifica
- ^ (EN) IUPAC, Nuclear reactor, su goldbook.iupac.org. URL consultato il 13 aprile 2022.
- ^ a b c Reattori nucleari, in Reattore, Treccani.it – Enciclopedie on line, Roma, Istituto dell'Enciclopedia Italiana. URL consultato il 13 aprile 2022.
- ^ Fissione nucleare, in Treccani.it – Enciclopedie on line, Roma, Istituto dell'Enciclopedia Italiana. URL consultato il 15 aprile 2022.
- ^ RRDB, su nucleus.iaea.org. URL consultato il 13 aprile 2022.
- ^ PRIS - Home, su pris.iaea.org. URL consultato il 13 aprile 2022.
- ^ (EN) FusDIS, su Nucleus. URL consultato il 13 aprile 2022.
- ^ Reattori sottocritici sostenuti da acceleratori, in Reattore, Treccani.it – Enciclopedie on line, Roma, Istituto dell'Enciclopedia Italiana. URL consultato il 13 aprile 2022.
- ^ Freidberg, Finck, Bolton, p. 11.
Bibliografia modifica
- (EN) Richard Faw e Kenneth Shultis, Fundamentals of Nuclear Science and Engineering (PDF), 1ª ed., Marcel Dekker, 24 luglio 2002, ISBN 0-8247-0834-2.
- (EN) Jeffrey Freidberg, Phillip Finck e Curt Bolton, Research Needs for Fusion-Fission Hybrid Systems, United States Department of Energy, 2 ottobre 2009.
- (EN) John Lamarsh e Anthony Baratta, Introduction to Nuclear Engineering (PDF), 3ª ed., Prentice Hall, 21 marzo 2001 [1975], ISBN 0-201-82498-1.