L'energia nucleare salverà il mondo di Alfredo García

Copertina : L'energia nucleare salverà il mondo di Alfredo García

Sfatare i miti sull'energia nucleare di Alfredo García @OperadorNuclear

È un libro molto chiaro e didattico in cui Alfredo García ci mostra il basi scientifiche e ingegneristiche alla base dell'energia nucleare e delle centrali nucleari.

Nel corso del libro impareremo come funziona la radioattività, i tipi di radiazioni, le parti e il funzionamento di una centrale nucleare e le misure di sicurezza e i protocolli da seguire.

Inoltre, spiegherà la formazione necessaria per essere un operatore nucleare e analizzerà i tre principali incidenti nucleari avvenuti, analizzando le cause, le bufale che sono state denunciate e se potrebbero ripetersi oggi.

Il libro è una scommessa dell'autore per l'energia nucleare come energia pulita da utilizzare come base e in armonia con altre fonti di generazione rinnovabile.

L'unità di misura della radioattività è il becquerel in onore del fisico francese Henri Becquerel, scopritore della radioattività. Un becquerel (1 Bq) equivale a 1 disintegrazione atomica al secondo.

Il danno a un corpo umano è la dose di radiazioni ionizzanti. la stessa dose provoca danni diversi a seconda del tipo di radiazione. La dose di radiazioni viene misurata in sievert (Sv) che è un'unità molto grande, motivo per cui i millisievert e i microsievert sono ampiamente utilizzati.

tipi di radiazioni

  • Radiazione beta: elettroni o positroni per disintegrazione di protoni e neutroni
  • Radiazione di neutroni: Neutroni liberi
  • Raggi gamma e raggi X: Onde elettromagnetiche (fotoni) molto energetiche
  • Radiazione alfa: Nuclei di atomi di elio con 2 neutroni e 2 protoni.

Ordini di grandezza

Questi sono alcuni valori di cui si parla nel libro e che ci aiuteranno ad avere un ordine di grandezza quando si parla di radiazioni e radioattività.

  • Una radiografia della mano produce una dose radioattiva di 0,0001 mSv
  • Radiazione ricevuta dalla popolazione per origine naturale, 2,4 mSv anno. È il fondo radioattivo naturale.
  • Viene rilevata una maggiore incidenza di cancro a partire da 100 mSv/anno
  • I raggi cosmici dallo spazio sono una dose significativa di radiazioni ionizzanti. la dose media è di 0,39 mSv anno
  • Un'importante radiazione ionizzante naturale è il gas radon (Rn-222) in Spagna, si stima una dose compresa tra 1,15 e 40 mSv/anno a seconda della zona in cui viviamo.
  • L'alimentazione fornisce una media di 0,29 mSv/anno, e quindi il potassio-40 fornisce 0,17. I frutti di mare hanno un'alta concentrazione di radioattività e banane.
  • La dose media per ogni persona in un paese UNSCEAR di livello di salute I è di 1,28 mSv/anno con raggi X e medicina nucleare.

Istituzioni e sigle

Organizzazioni e sigle che si riferiscono all'energia nucleare e alla tecnologia nucleare

  • NON SCHERMO: Comitato Scientifico delle Nazioni Unite sugli Effetti della Razziazione Atomica :
  • CSN (Consiglio per la sicurezza nucleare): è l'organismo di regolamentazione per le centrali e gli impianti nucleari e radioattivi in ​​Spagna.
  • AIEA (Agenzia internazionale per l'energia atomica)
  • NRC (Nuclear Regulatory Commission) è americana
  • OSART (Team di revisione della sicurezza operativa)
  • WNA (Associazione Mondiale Nucleare)
  • WANO (Associazione Mondiale degli Operatori Nucleari)
  • INPO (Istituto di Operatore Energia Nucleare)
  • RNA (Nuclear Risk Insurer) Le centrali nucleari sono assicurate.
  • INES (Scala Internazionale degli Eventi Nucleari): va da 0 a 7. I primi tre livelli da 1 a 3 sono incidenti e da 4 a 7 incidenti.
  • ENRESA
  • Piano Generale Rifiuti Radioattivi
  • GIF (Forum Internazionale della IV Generazione)

centrali nucleari

Il tipo più diffuso di reattore nucleare è il PWR, ad acqua pressurizzata. Ha 3 circuiti idraulici dell'acqua. Il primario per raffreddare il calore generato dal reattore, il secondario per raffreddare il primario e ottenere il vapore per muovere una turbina e il terziario che raffredda il secondario con acqua di fiume o di mare.

Il circuito primario è radioattivo, ma è sigillato, non si mescola con il secondario. Il combustibile del reattore sono delle barre, 264 nei reattori PWR Westinghouse che misurano 20×20 centimetri e sono alte 4 m. Funzionano con 152 atmosfere di pressione e acqua liquida a 300ºC

Il terziario scambia acqua con l'ambiente. Non c'è radioattività, ma aumenta la temperatura dell'acqua. Esiste un limite di aumento medio giornaliero di 3ºC tra l'acqua in ingresso all'impianto e l'uscita dell'acqua stessa.

Le grandi torri che vedi sono torri di raffreddamento

bwr

Il secondo tipo di reattore più abbondante sono i reattori ad acqua bollente BWR. Il vapore viene generato nello stesso reattore e portato direttamente alla turbina, tutto all'interno del circuito primario. È un miglioramento a livello di prestazioni, ma tutti i macchinari sono all'interno della zona radioattiva.

Una centrale nucleare non può esplodere come una bomba atomica. Perché il combustibile di una centrale elettrica è arricchito con il 2 – 5% di uranio-235 mentre per generare una reazione a catena come in una bomba atomica è necessario un arricchimento superiore al 90% della massa critica

In un PWR la reazione a catena è controllata con le barre di controllo e l'acido borico disciolto nell'acqua. Le barre hanno un'elevata capacità di assorbimento dei neutroni, i BWR hanno solo barre di controllo

Torri di raffreddamento

Sono gli elementi iconici più riconoscibili delle centrali nucleari e delle centrali termiche. Sono i grandi camini, che servono realmente a raffreddare il vapore, sono scambiatori di calore e permettono all'acqua di essere restituita al suo ambiente (fiume, mare) entro l'intervallo di temperatura consentito di 3ºC.

Hanno una dimensione di circa 150 m di altezza

La pozza di carburante e le radiazioni Cherenkov

È un fenomeno fisico che si verifica negli elementi combustibili che emettono una luce blu. Ciò è dovuto alle particelle cariche emesse dal carburante usato, che viaggiano più velocemente della luce nell'acqua e possiamo vedere una bellissima luce bluastra.

Qui puoi vedere un esempio.

applicazioni della tecnologia nucleare

Sebbene non sia ancora stato utilizzato nello spazio, sono numerosi da decenni i progetti per l'utilizzo di generatori come il generatore termoelettrico a radioisotopi RTG, che utilizza termocoppie per convertire la disintegrazione in energia elettrica sfruttando l'effetto termoelettrico.

In mare è utilizzato nella propulsione di sottomarini nucleari.

Viene utilizzato anche nella datazione, con il carbano-14

A livello industriale esiste la scintigrafia industriale, che è una tecnica di controllo per prove non distruttive, la radiografia al neutrone per la valutazione di parti, cricche, corrosione, ecc. Il cobalto-60 viene utilizzato per sterilizzare prodotti medicali e farmaceutici, imballaggi e prodotti cosmetici e agroalimentari.

Se sei interessato alla tecnologia nucleare, dai un'occhiata anche al cogenerazione

A livello di utente, è presente nei rilevatori di fumo, in alcuni orologi fluorescenti, nelle vernici fluorescenti, ecc. Ciò che brilla di solito usa il trizio che è radioattivo.

La medicina nucleare comprende radiografie o immagini radiologiche, radiofarmaci, tomografia a emissione di positroni (PET), test radioimmunologici e radioterapia.

incidenti

I tre più noti sono

Three Mile Island (TMI)

Una centrale nucleare in Pennsylvania USA Il circuito secondario si è guastato e le pompe dell'acqua per portare l'acqua ai generatori di vapore si sono guastate. Quindi la pressione primaria è aumentata molto. È stato generato molto idrogeno, ma fortunatamente non è esploso. Il 4% del nucleo di 62 tonnellate di materiale fuso, ma tutto era confinato nella nave. quindi non c'era contaminazione radioattiva.

Chernobyl

Il più noto, con una propria serie su Netflix. Nel libro c'è un intero capitolo che analizza la serie e tutto ciò che è stato detto giusto o sbagliato sull'incidente. Una buona lettura se l'avete visto o lo vedrete.

L'incidente di Chernobyl si è verificato con un altro tipo di reattori RBMK Reaktor Bolshoy Moshchnosti Kanalnyy reattore ad alta potenza del tipo a canale. Hanno la particolarità che all'aumentare della temperatura, la potenza del reattore aumenta, rendendo molto difficile il controllo in caso di incidente, a differenza dei reattori PWR, che diminuiscono la potenza a temperature più elevate.

Una bufala comune è che Chernobyl sarà inabitabile per migliaia di anni, ma non è così, infatti sono già in corso visite guidate della zona con le relative misure di sicurezza.

Fukushima

L'11 marzo 2011, dopo un terremoto di magnitudo 9 al largo delle coste del Giappone, uno tsunami ha danneggiato la centrale elettrica di Fukushima Daiichi. Ha perso i suoi generatori diesel e ci sono state esplosioni di idrogeno che hanno rilasciato materiali radioattivi nell'ambiente.

Non ci sono stati decessi per radioattività. 100.000 persone sono state evacuate e secondo uno studio dell'IZA il freddo negli sfollati ha causato 1280 morti in più che se non ci fossero stati sfollati

spreco

Quando si parla di energia nucleare ci sono due grandi timori. Alcuni hanno paura di un incidente e un altro è la paura di cosa fare con i rifiuti.

Tipi di scorie radioattive

RBBA: Rifiuti a bassissima attività, provengono dallo smantellamento delle centrali nucleari e cesseranno di essere radioattivi tra 5 anni

RBMA: Rifiuti di bassa e media attività: si tratta di abiti da lavoro, utensili, strumenti medici e materiali di altre industrie. Ha un'emivita di 30 anni.

RAA: Rifiuti ad alta attività. Sono combustibili usati da centrali nucleari. Con un'emivita di oltre 30 anni, a volte migliaia di anni.

Gestion de residuos

Ci sono due strategie, ciclo chiuso dove il combustibile è parzialmente riciclato e ciclo aperto dove il combustibile è considerato rifiuto ed è gestito in modi diversi.

  • ATI: negozi temporanei individualizzati. Si basano su contenitori da conservare all'asciutto. Non sono cimiteri nucleari, funzionano tra i 60 ei 100 anni.
  • Magazzino temporaneo centralizzato ATC. Serve a mantenere il combustibile nucleare immagazzinato in modo sicuro fino a quando non si trova una soluzione definitiva. Riciclarlo o inviarlo a un APG
  • Deposito geologico profondo a lungo termine AGP. Cerca di evitare di lasciare alle generazioni future la responsabilità della gestione dei rifiuti. Una volta sigillato, un APG non necessita più di manutenzione o supervisione.

riciclaggio del combustibile nucleare

Esistono tecnologie per riciclare e riutilizzare il carburante, anche se non sono ancora molto efficienti, nei generatori di 4a generazione verrà utilizzato quasi tutto il carburante, si ipotizza che fino al 97% invece dell'attuale 5%

Finché c'è il combustibile MOX di ossido misto di uranio e plutonio. È fatto di plutonio riciclato dal combustibile esaurito. Serve anche a riciclare il plutonio delle bombe atomiche.

REMIX, questo combustibile è prodotto da una miscela di uranio riciclato e plutonio da combustibile riciclato. Può essere riciclato al 100% di carica negli attuali reattori VVER-1000 fino a 5 volte.

Energia nucleare in Spagna

C'è un capitolo specifico per il nucleare in Spagna e tutta la politica del paese. Ma non raccoglierò nulla. Chi vuole saperne di più dovrebbe leggerlo e indagare sulla moratoria nucleare.

Energia nucleare nel mondo

Il 10% dell'elettricità mondiale è generata da 442 reattori nucleari. Nel 2018 sono stati generati 2563 TWh

I Paesi che stanno puntando maggiormente sul nucleare con la realizzazione di centrali in futuro sono Cina, India, Russia, Stati Uniti, Arabia Saudita, Giappone, Sud Africa e Turchia, oltre a Polonia e Regno Unito.

La WNA ha proposto il programma Harmony, per generare almeno il 25% dell'elettricità mondiale con l'energia nucleare entro il 2050

Le centrali nucleari di 40 anni non hanno terminato la loro vita. Che il tempo è la sua vita di progetto, cioè ciò che deve durare, ma la sua vita utile è ciò che può sopportare in buone condizioni, e si possono rinnovare attrezzature e tecnologie, che insieme alla manutenzione correttiva y preventivoLi fanno durare molto di più.

Fornitura di uranio

L'uranio è comune quanto lo stagno o lo zinco, si trova disciolto nelle rocce (solitamente granito), nel suolo e nell'acqua di mare.

I paesi con le risorse più conosciute sono Australia (39%), Kazakistan (14%), Canada (8%), Russia (8%) e poi paesi come Namibia, Sudafrica, Cina, Niger o Brasile.

I 450 reattori del mondo con una capacità di 400 GwE necessitano di 65.000 tonnellate all'anno.

Oltre ai depositi di fosfati e terre rare, è allo studio la possibilità di estrarre l'uranio dall'acqua di mare. dove si stima ci siano 4000 milioni di tonnellate di uranio disciolto. Abbastanza per alimentare mille centrali nucleari per 100.000 anni

torio

Nel 1828 Jöns Jakob Berzelius scoprì un nuovo elemento, il torio, che prende il nome da Thor, il dio nordico del tuono. Nel 1898 Gerhard Schmidt e Marie Curie scoprirono indipendentemente che il torio era radioattivo.

Th-232 decade molto lentamente, la sua emivita è di 14.000 miliardi di anni. È molto poco radioattivo. L'ossido di Tori (ThO2) o torianite ha uno dei punti di fusione più alti di tutti gli ossidi 3350ºC, è utilizzato in lampadine, lanterne a gas, elettrodi per saldatura, ceramica, ecc.

L'India ha grandi quantità di torio.

Ma non è fissile, non si rompe quando un neutrone si scontra con esso. Quindi non puoi usare direttamente un reattore nucleare, ma assorbendo il neutrone si trasmuta in U-233 che è fissile.

I vantaggi del torio è che c'è di più, non deve essere arricchito e genera meno rifiuti. Ma è costoso produrre il carburante

Piccoli reattori modulari SMR

Gli SMR (Small modulate Reactor) sono quelli che sono stati utilizzati nei sottomarini, sono più facili da produrre in serie, da trasportare, ecc.

Sono sviluppati da NuScale Power negli Stati Uniti. Misurano 23 m x 4,5 m di diametro e forniscono 50 Mwe di potenza.

In Argentina si stanno sviluppando i CAREM (Central Argentina de Elementos Modulares).

In Russia vengono utilizzati i KLT-40S, in Europa l'IRIS e in Cina un reattore a letto a pellet, moderato da grafite. Il Giappone sta lavorando a un reattore HTRP-PM da 200Mwe.

nuovi reattori

6 nuove tecnologie, quasi tutte a ciclo chiuso del combustibile, stimano che verrà utilizzato il 97% del combustibile rispetto all'attuale 5%)

Quattro dei progetti utilizzano neutroni veloci.

Per la refrigerazione usano acqua normale, 2 raffreddano con elio, orco con sodio, un altro con fluoro e un altro con piombo.

Reattore veloce raffreddato al piombo LFR

L'idrogeno è un vettore energetico utilizzato per immagazzinare energia.

Reattore a sali fusi MSR, in cui l'uranio viene disciolto come sale nel refrigerante.

Il più fattibile in questo momento è il reattore veloce raffreddato al sodio SFR. usa l'uranio impoverito come combustibile di base.

Un caso particolare di SFR è il reattore a onda mobile TWR sviluppato da TerraPower, fondato da Bill Gates.

Fusione nucleare

copertina del libro, energia nucleare

Utilizzerà idrogeno, che è inesauribile e molto economico. Non produrrà quasi nessuno spreco. genererà più energia per quantità di combustibili rispetto alla fissione

Il progetto più promettente è ITER, un reattore a fusione nucleare sperimentale in Francia. Il suo primo obiettivo è ottenere il plasma nel 2025, il tokamak da ITER, è largo 19 metri e alto 11 e pesa circa 5000 tonnellate. Il suo obiettivo è generare 500 MW da una potenza di riscaldamento di 50 MW. Con i ritardi di produzione e costruzione in questo momento, dovrebbe essere online nel 2040

La base della fusione è che forniamo molta energia in modo che 8 atomi di idrogeno si fondano, formino elio e molta energia venga rilasciata sotto forma di luce, calore e particelle.

La fusione è ostacolata dalle forze elettrostatiche repulsive dei nuclei. Far fondere gli atomi è molto difficile.

La tecnologia di fusione nucleare più probabile da raggiungere, con la tecnologia attuale, è la fusione tra deuterio e trizio, due isotopi dell'idrogeno.

Possiamo raggiungere la temperatura necessaria per la fusione, la parte delicata è il confinamento delle particelle. Si stanno lavorando su 2 tecnologie.

Confinamento magnetico MFC, il plasma è confinato in un campo magnetico a pressione molto bassa e riscaldato fino alla temperatura di fusione. Il modo migliore è con reattori toroidali, reattore tokamak, ma ne vengono studiate anche altre più complesse stellare.

confinamento inerziale. i raggi laser si concentrano sul carburante e riscaldano lo strato esterno del materiale. che esplode comprimendosi verso l'interno. L'energia che viene rilasciata riscalda il combustibile generando la fusione. Il tempo necessario affinché si verifichino queste reazioni è limitato dall'inerzia del combustibile.


Tutte queste sono note che hanno catturato la mia attenzione e che voglio ricordare. Ma nel libro ci sono molte più informazioni e soprattutto spiegate in modo molto più approfondito. Quindi, se sei stato interessato, non esitare a leggerlo.

Collegamenti alla ricerca e saperne di più Energia e tecnologia nucleare

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