biblio toscana

In ingegneria nucleare un reattore nucleare a fissione è un tipo di reattore nucleare in grado di gestire una reazione nucleare di fissione a catena in maniera controllata (diversamente da quanto accade per un ordigno nucleare) a partire da materiale fissile, al fine di produrre energia elettrica grazie al calore rilasciato durante la fissione. Questo è ciò che avviene nelle centrali nucleari, che possono contenere più reattori nucleari nello stesso sito. Esistono reattori a fissione a scopo di ricerca, in cui la potenza termica è troppo bassa per giustificare lo sfruttamento attraverso un ciclo termodinamico per la produzione elettrica, e reattori di potenza, utilizzati dalle centrali nucleari, in cui l'energia termica prodotta dal reattore viene usata ad esempio per vaporizzare l'acqua, la cui energia termofluidodinamica viene convertita prima in energia meccanica attraverso l'uso di turbine a vapore saturo (ciclo Rankine) e infine in energia elettrica dagli alternatori. Sono stati sperimentati e prospettati per alcuni impieghi futuri anche altri cicli termodinamici tra cui il ciclo Brayton. Si tratta storicamente del primo tipo di reattore nucleare ideato e realizzato e della prima forma di applicazione a scopi civili dell'energia nucleare. Allo stato attuale tutti i reattori nucleari commerciali si basano sul processo di fissione nucleare, mentre quelli a fusione sono ancora nella fase di studio.

Lo sfruttamento dell'energia nucleare in Italia ha avuto luogo tra il 1963 e il 1990. Le quattro centrali nucleari italiane sono state chiuse per raggiunti limiti d'età, o a seguito dei referendum del 1987. Il dibattito sull'eventuale reintroduzione dell'energia nucleare che si era aperto fra il 2005 ed il 2008, si è chiuso con il referendum abrogativo del 2011, con cui sono state abrogate alcune disposizioni concepite per agevolare l'insediamento delle centrali nucleari.

Un reattore autofertilizzante è un reattore a fissione progettato per lavorare con una conversione media di fissili in rapporto maggiore di uno con la quantità fissionata, cioè progettato per produrne più di quanti ne consumi durante la vita di una carica. I rapporti di conversione tipici dei reattori autofertilizzanti sono circa 1,2 mentre quelli dei reattori di 1ª, 2ª e 3ª generazione sono di circa 0,6 per gli LWR ed arrivano a circa 0,8 nei CANDU. Questo non vuol dire neanche in teoria che la carica totale (fertile e fissile) di un reattore autofertilizzante possa durare illimitatamente, poiché col tempo cala inesorabilmente la quantità di fertile, e con essa il numero di atomi fertilizzati per unità di tempo: se non si effettuasse ricarica prima o poi questo numero verrebbe superato da quello degli atomi fissionati per unità di tempo, cioè la conversione scenderebbe sotto l'unità e a questo punto il reattore avrebbe vita limitata. Invece finché in un reattore autofertilizzante si ricarica il fertile, questo riesce ad avere una produzione continua netta di fissile, a differenza dei reattori non-autofertilizzanti. Nonostante la ricerca e la prototipazione si sia principalmente orientata verso reattori autofertilizzanti a neutroni veloci (o FBR, Fast Breeder Reactor), l'autofertilizzazione può essere ottenuta anche in reattori a neutroni termici (o TBR, Thermal Breeder Reactor): deve tuttavia essere utilizzato un "combustibile" differente, a base di torio anziché di uranio. In generale, l'uso di neutroni "lenti" dovrebbe comportare diversi vantaggi, fra cui una molto minore sollecitazione dei materiali che compongono il reattore (problema viceversa critico per i reattori veloci). Sono tuttavia pochi, finora, i reattori autofertilizzanti termici, e tutti presenti in India: il reattore KAMINI, il reattore sperimentale da 40 MWt all'Indira Gandhi Centre inaugurato nel 1985, mentre il PFBR (veloce) in costruzione dal 2004 sarà dotato di un mantello in torio.

Il reattore nucleare a neutroni veloci refrigerato a piombo, o più brevemente LFR (sigla dall'inglese Lead-cooled Fast Reactor) è un reattore nucleare veloce della IV generazione a ciclo chiuso allo stadio progettuale e pre-licenziamento, che come refrigerante può impiegare: piombo puro bismuto (55.5 wt%) - piombo (44.5 wt%) eutettico con temperatura di fusione 124,5±0,6 °C e temperatura di ebollizione di 1750 °C bismuto (52 wt%) - piombo (32 wt%) - stagno (16 wt%) eutettico piombo (85 wt%) - oro (15 wt%) eutettico con temperatura di fusione 212 °C

L'ENEA è un ente pubblico di ricerca italiano che opera nei settori dell'energia, dell'ambiente e delle nuove tecnologie a supporto delle politiche di competitività e di sviluppo sostenibile, vigilato dal Ministero dello sviluppo economico. Commissariato nel settembre 2009 (guidata prima da Giovanni Lelli e poi dal professor Federico Testa), commissariamento terminato il 22 dicembre 2015, presidenti storici sono stati Colombo, Cabibbo, Rubbia e Paganetto.

L'ingegneria nucleare è una disciplina pioneristica nel dominio di applicazione dei fenomeni fisici fondamentali, per le necessità di una società avanzata. In particolare si interessa dello studio e dell'impiego di processi nucleari e radioattivi, ad esempio nella realizzazione, controllo e utilizzo dell'energia nucleare, oltre che in medicina nucleare e nella difesa nazionale. Risulta dunque una materia dalle svariate sfaccettature per cui si relaziona con altrettanti campi della fisica applicata quali il trasferimento del calore, la criogenia, l'idraulica, la scienza dei materiali e le reazioni chimiche applicate. Inoltre come nel caso di altri settori industriali (aerospaziale, chimico, meccanico ed elettronico) si imbatte spesso nell'analisi e nella modellizzazione di sistemi complessi talvolta troppo costosi da essere testati in laboratorio.Oltre a tutto ciò un ingegnere nucleare ha tra gli interessi primari lo studio degli imprevisti con cui si può avere a che fare nella realizzazione e nell'utilizzo dell'energia nucleare, che talvolta risultano catastrofici. Sono dunque significativi per questo settore scienze come: l'analisi del rischio, la radioprotezione e lo smaltimento di rifiuti radioattivi.Il tentativo di delinare nettamente un confine fra fisica nucleare e ingegneria nucleare nei loro primi anni non è banale. È opinione comune che questa disciplina nasca con la prima fissione nucleare da parte di Otto Hahn, Lise Meitner e Fritz Strassmann nel 1939. Tuttavia l'interesse di fisici e chimici inizò molti anni prima, agendo da preludio per tutto quello che oggi ricade nell'ambito dell'ingegneria nucleare.