Atomi: i mattoni di cui è fatta la materia. Ne conosciamo 118 diversi, organizzati nella Tavola periodica degli elementi. Sono piccolissimi: prendete la larghezza dello schermo del vostro computer, dividetela più o meno per un miliardo di volte e avrete ottenuto le dimensioni di un atomo. Il cuore dell'atomo è il nucleo, che è centomila volte più piccolo. Modificando le proprietà del nucleo (o meglio 'rompendo' il nucleo di un atomo pesante), otteniamo l'energia della fissione nucleare.
Becquerel: Antoine Becquerel vinse il Nobel per la fisica nel 1903 per le ricerche pionieristiche sulla radioattività. Da il nome, anzi il cognome, al Becquerel (Bq), l'unità con cui si misura l'attività di un nucleo. Alcuni nuclei sono infatti instabili e tendono a disintegrarsi emettendo radiazioni ionizzanti: sono i nuclei radio-attivi.
Cesio: uno degli elementi della Tavola periodica. Gli elementi possono esistere in varie specie, dette isotopi. Un isotopo del Cesio, il Cesio 137, è radioattivo ed è un prodotto delle centrali a fissione. Se usato in maniera controllata è utile per la cura del cancro con la radioterapia, ma il contatto incontrollato col corpo umano ha conseguenze molto gravi, in particolare in caso di ingestione accidentale. Il Cesio reagisce con l'acqua e se entra nel corpo si distribuisce sopratutto nei tessuti molli, provocando gravi danni a causa della radiazione che emette. In caso di incidente nucleare con rilascio di materiale radioattivo, il Cesio 137 è una delle principali cause di esposizione alla radiazione. Ha una vita media di trent'anni. Col Cesio funzionano anche gli orologi atomici, che hanno una precisione di un secondo su molti milioni d'anni.
Deuterio: un isotopo dell'idrogeno. Il suo nucleo è fatto come quello dell'idrogeno, ma con un neutrone in più. Insieme al Trizio, altro isotopo dell'idrogeno, è il combustibile della fusione nucleare. La fusione è il processo che alimenta il Sole e come la fissione produce energia a partire dai nuclei atomici. Mentre però la fissione si basa sulla rottura di nuclei pesanti (generalmente di Uranio), nella fusione due nuclei leggeri (Deuterio e Trizio) si fondono per dare origine a elio e ad un neutrone. L'energia da fusione è libera da CO2 come quella da fissione, ma diversamente da quella non produce scorie a elevata radioattività ed è intrinsecamente sicura, in quanto una reazione a catena incontrollata è fisicamente impossibile. La strada per lo sfruttamento commerciale della fusione, ancora oggetto di ricerca, passa da ITER, il più grande esperimento mondiale in costruzione nel sud della Francia grazie ad una collaborazione internazionale. L'Italia è all'avanguardia nella ricerca sulla fusione, e possiede due importanti esperimenti, FTU e RFX. Il Deuterio è contenuto nell'acqua di mare: l'uso dello 0.1% del deuterio sulla Terra garantirebbe l'attuale livello di consumo di energia elettrica per circa 200 milioni di anni.
Enrico: Fermi, fisico italiano (1901-1954), premio Nobel per la fisica nel 1938. A lui si deve il progetto e la realizzazione della prima pila atomica, con la quale nel 1942 realizzò la prima reazione a catena controllata di fissione nucleare. Dalle sue ricerche hanno avuto origine i moderni reattori a fissione e per questo è considerato il 'padre' del nucleare. Fermi e la moglie, di origine ebraica, furono costretti a lasciare l'Italia a causa delle leggi razziali. Nel dicembre del '38 il fisico si recò a Stoccolma per ricevere il premio Nobel. Con grande scalpore partecipò alla premiazione senza indossare l'uniforme e salutò il re di Svezia con una stretta di mano, anziché col saluto fascista. Da lì si imbarcò direttamente per gli Stati Uniti.
Fissione: così si chiama il procedimento di 'rottura' del nucleo di un elemento pesante, come l'Uranio 235. La fissione è il processo utilizzato nelle attuali centrali nucleari. Nel nocciolo del reattore il nucleo di Uranio, colpito da un neutrone, si scinde in due o più nuclei di atomi con minore massa e produce neutroni, che a loro volta causeranno nuovi processi di fissione. La reazione a catena si auto-sostiene in maniera stabile ed è controllata tramite barre, che assorbono i neutroni e sono usate per rallentare o spegnere la reazione di fissione. Quando la reazione viene spenta, il combustibile usato continua a sprigionare calore a causa della radioattività. Per questo deve essere raffreddato anche quando il reattore è spento: la mancanza di raffreddamento, a causa della messa fuori servizio delle pompe per lo tsunami, è all'origine dell'incidente di Fukushima (dove i reattori erano stati regolarmente spenti dopo il terremoto). (vedi anche alla voce Piscine)
Generazioni: sono quattro quelle dei reattori a fissione. Molti di quelli in funzione, costruiti negli anni '70-'80, appartengono alla seconda generazione. I più moderni sono di terza, mentre quelli attualmente in costruzione appartengono alla terza generazione avanzata: si basano su sistemi di sicurezza ridondanti e non solo attivi (come pompe e motori diesel) ma anche passivi, cioè affidati a fenomeni naturali come la gravità, lo scambio di calore per conduzione e l'evaporazione. Gli impianti di terza generazione avanzata hanno maggiore efficienza e un tempo di vita più lungo (60 anni), producono meno scorie a parità di energia generata e riducono quasi a zero la probabilità di incidenti con fusione del nocciolo. La quarta generazione, ancora allo studio, dovrebbe essere non solo più sicura ma anche in grado di rigenerare come combustibile le scorie della fissione.
Hiroshima: città giapponese sulla costa occidentale dell'isola di Honshu. Lì, il 6 agosto 1945 fu sganciata la prima bomba atomica, che uccise più di centomila persone. Una bomba atomica ha effetti catastrofici perché si basa sul principio della fissione nucleare incontrollata e contiene un'elevata percentuale di Uranio 235 (90%). In una centrale nucleare l'arricchimento normalmente è al 5%, ed è per questo motivo che un reattore civile non potrà mai esplodere come una bomba.
IAEA: International Atomic Energy Agency, o anche "Atoms for peace". È l'agenzia delle Nazioni Unite nata nel 1957 per promuovere l'uso pacifico, sicuro e responsabile delle tecnologie nucleari. Il sito www.iaea.org è una ricca fonte di dati e notizie sull'energia nucleare e contiene un'aggiornata informazione sull'incidente di Fukushima.
Livello: il livello di gravità di guasti o incidenti avvenuti in centrali nucleari a fissione viene misurato dalla scala INES (International Nuclear and radiological Event Scale), sviluppata dalla IAEA. Essa si compone di 7 livelli. Per i livelli da 1 a 3 si parla di guasto, mentre per quelli da 4 a 7 di incidente. Il livello 7, il più grave, corrisponde ad un "major accident", con rilascio all'esterno del reattore di una significativa quantità di materiale radioattivo. L'incidente di Fukushima è stato classificato di livello 7 dalla Nuclear and Industrial Safety Agency giapponese, che ha anche stimato che il rilascio di materiale radioattivo in atmosfera sia stato comunque il 10% di quello dell'unico altro incidente dello stesso livello mai verificatosi: quello occorso nel 1986 nella centrale di Chernobyl.
Muehleberg: cittadina della Svizzera a poco più di 100 km in linea d'aria dal confine italiano, ove è collocata una centrale nucleare entrata in funzione nel 1972. L'Italia non ha centrali nucleari sul suo territorio, ma ne è circondata: Francia, Svizzera, Germania e Slovenia hanno varie centrali nucleari in funzione, alcune delle quali molto vicine al confine. La centrale slovena di Krsko dista circa 140 km da Trieste, mentre quella francese di St. Alban Leysse, vicino Lione, ne dista circa 150 da Torino.
Nucleo: il cuore dell'atomo, composto da protoni e neutroni e circondato da elettroni. I processi nucleari, come la fissione e la fusione, comportano un 'riarrangiamento' del nucleo, a differenza dei processi chimici alla base dello sfruttamento dei combustibili fossili in cui si verifica una 'risistemazione' degli atomi in molecole diverse. Le forze che agiscono sul nucleo sono molto più intense di quelle che agiscono sulle molecole: questo è il motivo per il quale l'energia rilasciata nei processi nucleari è milioni di volte maggiore di quella rilasciata nei processi chimici. Una tonnellata di uranio naturale produce tanta energia quanto 16.000 tonnellate di carbone o 80.000 barili di petrolio.
Onkalo: deposito sotterraneo per lo stoccaggio permanente delle scorie nucleari, in costruzione in Finlandia. Si trova sull'isola di Olkiluoto, dove è anche in costruzione una centrale nucleare di terza generazione avanzata (sarà la prima al mondo, una volta finita, mentre la costruzione di una seconda centrale di questo tipo è iniziata a Flamanville, in Francia, nel 2007). Il deposito di Onkalo, scavato lungo un complesso sistema di gallerie fino a cinquecento metri di profondità all'interno di una montagna di granito, dovrebbe essere geologicamente sicuro, secondo gli esperti, per i centomila anni necessari perché termini l'attività radioattiva delle scorie.
Piscine: quelle di stoccaggio del combustibile esaurito sono profonde anche tredici metri e costruite in cemento armato rinforzato. Servono per raffreddare le barre irraggiate, che continuano a emanare calore ancora molto tempo dopo essere state estratte dal nocciolo e devono essere quindi stoccate per un certo periodo (in alcuni casi anche qualche anno) sott'acqua per schermare allo stesso tempo le radiazioni che emettono. A Fukushima, l'acqua delle piscine dei reattori 3 e 4, contenute all'interno degli edifici dei reattori, è in parte evaporata. Ora è stato parzialmente ristabilito un sistema di raffreddamento, ma nelle settimane precedenti le barre sono rimaste scoperte e si sono surriscaldate, causando la dispersione di radiazioni direttamente in atmosfera.
Quanta: energia nucleare si produce nel mondo? Nel 2008, secondo i dati dell'International Energy Agency (IEA), il 13,5% dell'energia elettrica nel mondo era prodotta da centrali nucleari, contro un 41% che proveniva da carbone e un 21,3% da gas. Gli Stati Uniti sono il principale produttore di energia elettrica da centrali nucleari, con 799 miliardi di kilowattora nel 2009, seguiti dalla Francia con 392. In termini proporzionali il nucleare incide per il 75% sulla produzione di energia elettrica francese, e per il 20% su quella statunitense. Il fabbisogno lordo di energia elettrica dell'Italia nel 2009 è stato di 320 miliardi di kilowattora, 41,9 dei quali importati da Francia, Svizzera e Slovenia (la Svizzera produce il 39,5% della sua energia elettrica da nucleare, la Slovenia il 37,9%).
Radiazione: si definisce come 'energia emessa da una sorgente che si trasmette nello spazio'. Sono radiazioni la luce del sole e quella di una lampadina, le onde radio e quelle del forno a micro-onde. Radiazione con energia sufficientemente elevata è detta ionizzante (come i raggi X o i raggi cosmici che provengono dallo spazio). Questo tipo di radiazione è in grado di strappare uno o più elettroni dagli atomi, e di cambiare quindi la struttura della materia. Le radiazioni ionizzanti possono essere pericolose per l'uomo. In piccole dosi possono anche essere utili: la TAC, che ha rivoluzionato la diagnostica medica, costruisce un'immagine dell'interno del corpo umano grazie a radiazioni ionizzanti che lo attraversano. L'uomo è esposto a varie sorgenti di radiazione ionizzante di piccola entità: per esempio i raggi cosmici, le radiografie, e i viaggi aerei. Le scorie prodotte da una centrale nucleare emettono grandi quantità di radiazioni ionizzanti.
Scorie nucleari: sono quelle, radioattive, prodotte dai reattori a fissione. Si tratta di combustibile esausto e dei frammenti di fissione, delle strutture meccaniche di contentimento del nocciolo. Scorie nucleari sono anche di prodotti contaminati o rifiuti radiologici di ambito nucleare, industriale o radioterapico. Le scorie sono classificate in tre categorie. Le più pericolose appartengono alla terza categoria, e mantengono la loro pericolosità per oltre centomila anni. Per questo motivo il loro stoccaggio comporta numerosi problemi ancora insoluti. Le scorie rappresentano di fatto il principale elemento a sfavore della sostenibilità della fissione come sorgente di energia sul lungo termine.
Turbina: all'interno di una centrale nucleare è la macchina che trasforma il calore prodotto in energia elettrica. Il calore viene prima utilizzato per riscaldare dell'acqua fino a farla diventare vapore, quindi il vapore surriscaldato viene immesso nella turbina, che insieme ad un alternatore produce l'energia elettrica. Il ciclo termoelettrico di una centrale nucleare è simile a quello di una centrale convenzionale, con la differenza che nella prima il calore deriva dalla fissione nucleare.
Uranio: è il principale combustibile di una centrale a fissione, che si rompe dopo essere stato colpito da un neutrone, producendo energia. L'uranio naturale è composto da una miscela di tre isotopi: U234, U235, U238. Il 99,3% dell'uranio naturale è nella forma U238, ma è l'U235, presente naturalmente in una concentrazione dello 0,7%, che serve come combustibile fissile nelle centrali. Per questo motivo l'uranio naturale deve essere arricchito, con processi industriali, per portare la concentrazione di U235 al 5% circa necessario per il combustibile di una centrale.
Voto: il referendum del 12 e 13 giugno sul nucleare chiede di decidere in merito all'abrogazione dei commi 1 e 8 del decreto legge 31/03/2011 n. 34 convertito con modificazioni dalla legge 26/05/2011 n. 75. Queste disposizioni di legge sono quelle che consentono la produzione nel territorio nazionale di energia elettrica da fonte nucleare. Perché il referendum abbia valore, almeno la metà dei votanti più uno dovrà recarsi alle urne. Nel 1987 l'Italia rinunciò al suo programma nucleare con un referendum al quale prese parte il 65% degli elettori.
Zero: sono le emissioni di CO2 di una centrale nucleare. Un grosso punto a favore di questa fonte energetica, secondo i nuclearisti, soprattutto nell'ambito della strategia europea per la riduzione delle emissioni di gas serra, che si basa sui cosiddetti 'tre venti'. Entro il 2020 l'UE si propone di ridurre i consumi di energia da fonti primarie del 20% grazie ad un aumento dell'efficienza, di ridurre le emissioni di gas serra del 20% e di portare al 20% la quota di energia per usi elettrici, termici e per i trasporti prodotta da fonti rinnovabili.
in collaborazione con Piero Martin, Professore straordinario di Fisica sperimentale dell'Università di Padova
