Il nucleare spiegato ai bambini

Introduzione all'energia nucleare
In una scala ordinata in base alla massa crescente dei loro nuclei, l'uranio è uno degli elementi più pesanti tra quelli presenti in natura (l'idrogeno è il più leggero). L'uranio è 18,7 volte più denso dell'acqua.
Come altri elementi, l'uranio si presenta in diverse forme leggermente diverse, dette "isotopi". Questi isotopi differiscono tra loro per il numero di particelle non cariche (neutroni) presenti nel nucleo. L'uranio naturale che si trova nella crosta terrestre è una miscela composta in gran parte da due isotopi: l'uranio-238 (U-238), che rappresenta il 99,3% e l'uranio-235 (U-235) circa lo 0,7%.
Nel frattempo, come tutti gli isotopi radioattivi, decadono. L'U-238 decade molto lentamente: il suo tempo di dimezzamento è pari all'età della Terra (4500 milioni di anni). Ciò significa che è appena radioattivo, meno di molti altri isotopi presenti nelle rocce e nella sabbia. Tuttavia, genera 0,1 watt/tonnellata come calore di decadimento, sufficiente a riscaldare il nucleo della Terra. L'U-235 decade leggermente più velocemente.
Il nucleo dell'atomo U-235 è composto da 92 protoni e 143 neutroni (92 + 143 = 235). Quando il nucleo di un atomo di U-235 cattura un neutrone in movimento si divide in due (fissione) e rilascia una certa energia sotto forma di calore; inoltre vengono espulsi altri due o tre neutroni. Se un numero sufficiente di questi neutroni espulsi provoca la scissione dei nuclei di altri atomi di U-235, liberando altri neutroni, si può ottenere una "reazione a catena" di fissione. Quando questo avviene più e più volte, per molti milioni di volte, si produce una grande quantità di calore da una quantità relativamente piccola di uranio.
Energia nucleare per gli studenti
L'energia nucleare è una parte importante del paesaggio canadese, da costa a costa. Le centrali nucleari sono attive in Ontario e New Brunswick. Le fasi di estrazione dell'uranio, raffinazione e fabbricazione del combustibile sono completate nel Saskatchewan e nell'Ontario.
Questa mappa mostra che tutto l'uranio proviene dalle miniere del Saskatchewan, ma la lavorazione, la raffinazione, la conversione, la fabbricazione del combustibile, la ricerca e la gestione dei rifiuti avvengono in tutto il Canada. Le centrali nucleari si trovano in Ontario e nel New Brunswick.
L'uranio viene utilizzato principalmente per produrre combustibile per le centrali nucleari (oltre il 99% dell'utilizzo totale). Altri usi dell'uranio (meno dell'1%) includono la produzione di isotopi medici e di combustibile per i reattori di ricerca.
Questo grafico a barre mostra la produzione mineraria annuale di uranio del Canada dal 2007 al 2018. La produzione dal 2007 al 2014 è stata abbastanza stabile, con una media di circa 9.380 tU all'anno. Dal 2014, l'aumento della produzione della miniera di Cigar Lake ha portato a una produzione record di uranio per il Canada. Nel 2016 la produzione è stata di 14.022 tU, per poi scendere a 7.001 tU nel 2018, quando la produzione è stata sospesa nella miniera di McArthur River e nel mulino di Key Lake.
Centrale nucleare
Le radiazioni ionizzanti sono costituite da particelle subatomiche (cioè particelle più piccole di un atomo, come protoni, neutroni ed elettroni) e da onde elettromagnetiche. Queste particelle e onde hanno un'energia sufficiente a sottrarre elettroni agli atomi delle molecole che colpiscono, o a ionizzarli. Le radiazioni ionizzanti possono manifestarsi in diversi modi, tra cui
Ogni persona sulla Terra è esposta a bassi livelli di radiazioni ionizzanti da fonti naturali e tecnologiche in proporzioni variabili, a seconda della posizione geografica, della dieta, dell'occupazione e dello stile di vita.
Le centrali nucleari utilizzano l'energia rilasciata dal decadimento di alcuni isotopi radioattivi per produrre elettricità. Durante questo processo vengono prodotti altri isotopi radioattivi. Nelle centrali nucleari, barre di combustibile e strutture di contenimento appositamente progettate racchiudono i materiali radioattivi per evitare che questi, e le radiazioni ionizzanti che producono, contaminino l'ambiente. Se il combustibile e le strutture di contenimento circostanti vengono gravemente danneggiati, possono essere rilasciati materiali radioattivi e radiazioni ionizzanti, con potenziali rischi per la salute delle persone. Il rischio effettivo dipende da
Esempi di energia nucleare nella vita quotidiana
Una centrale nucleare è un tipo di centrale che genera elettricità utilizzando il calore delle reazioni nucleari. Queste reazioni avvengono all'interno di un reattore. La centrale dispone anche di macchine che rimuovono il calore dal reattore per far funzionare una turbina a vapore e un generatore per produrre elettricità. L'elettricità prodotta dalle centrali nucleari è chiamata energia nucleare.
Le centrali nucleari sono solitamente vicine all'acqua per rimuovere il calore prodotto dal reattore. Alcune centrali nucleari utilizzano torri di raffreddamento. Le centrali nucleari utilizzano l'uranio come combustibile. Quando il reattore è acceso, gli atomi di uranio al suo interno si dividono in due atomi più piccoli. Quando gli atomi di uranio si dividono, emettono una grande quantità di calore. Questa scissione di atomi è chiamata fissione.
Gli atomi più diffusi per la fissione sono l'uranio e il plutonio. Questi atomi sono leggermente radioattivi. Gli atomi prodotti dalla rottura degli atomi di combustibile sono fortemente radioattivi. Oggi la fissione avviene solo nei reattori nucleari. Nei reattori nucleari, la fissione avviene solo quando le parti del reattore sono disposte correttamente. Le centrali nucleari spengono i reattori quando sostituiscono il vecchio combustibile nucleare con uno nuovo.