Strumentazione e radioprotezione per l'energia nucleare

Le centrali nucleari presentano rischi specifici, in quanto contengono tutte quantità variabili di prodotti radioattivi che possono esporre individui, popolazioni o l'ambiente alle radiazioni ionizzanti e ai loro effetti.

Affinché le tecniche nucleari possano essere utilizzate in modo sicuro ed efficace, è essenziale poter contare su strumenti di misura. Questi strumenti comprendono misuratori di portata per liquidi, gas o vapore, sensori di livello, sonde di temperatura e sensori di pressione.

Inoltre, sono necessarie apparecchiature affidabili per la diagnostica, il monitoraggio e la radioprotezione. Le apparecchiature di protezione dalle radiazioni comprendono misuratori di rilevamento dei neutroni e dosimetri elettronici personali.

Questi strumenti sono fondamentali per ottimizzare i processi nell'industria nucleare. Contribuiscono a ridurre i rischi operativi e ad aumentare il valore aggiunto degli impianti nucleari.

Centrali nucleari

Le centrali nucleari ottengono il calore dalla fissione nucleare dell'uranio. Il calore viene convertito in vapore, che aziona una turbina a vapore per generare elettricità.

Reattore nucleare ad acqua bollente : BWR

In questo tipo di reattore, l'acqua utilizzata come moderatore è anche il refrigerante. L'acqua viene portata a ebollizione direttamente nel nocciolo del reattore, producendo vapore che aziona la turbina.

Reattore ad acqua pressurizzata (PWR) o EPR (European Pressurised Reactor)

In questi reattori, l'acqua utilizzata come moderatore viene mantenuta ad alta pressione per evitare che bolla. L'acqua riscaldata nel nocciolo del reattore viene utilizzata per scambiare calore con un circuito secondario dove viene prodotto vapore per azionare la turbina. L'EPR è uno sviluppo moderno del PWR, con miglioramenti in termini di sicurezza ed efficienza.

Reattore VVER (reattore energetico acqua-acqua)

Sono la versione russa dei reattori ad acqua pressurizzata. Funzionano secondo lo stesso principio dei PWR, ma con differenze nel design e nell'architettura.

Reattore ad acqua pesante pressurizzata (PHWR)

In questo tipo di reattore, l'acqua pesante (deuterio) viene utilizzata come moderatore. Grazie alle sue proprietà, l'acqua pesante permette di utilizzare l'uranio naturale come combustibile. I reattori CANDU (Canadian Deuterium Uranium) sono un esempio di PHWR.

Reattore Fast Breeder (FBR)

Questi reattori utilizzano neutroni veloci per la fissione, senza moderatore. Hanno la capacità di produrre più combustibile fissile di quello che consumano, da cui il termine "breeder".

Piccoli reattori modulari (SMR)

Gli SMR rappresentano una nuova generazione di piccole centrali nucleari progettate per essere modulari e scalabili. La "modularità" si riferisce alla capacità di produrre in serie questi reattori nelle fabbriche e di trasportarli poi sul luogo dell'installazione finale. Gli SMR possono variare la loro capacità, generalmente da 10 MWe a 300 MWe. Questa flessibilità consente un'installazione più rapida, costi inferiori e la possibilità di installarli in regioni remote o con un fabbisogno energetico inferiore. Gli SMR sono inoltre progettati con caratteristiche di sicurezza avanzate e spesso possono funzionare più a lungo senza rifornimento rispetto ai grandi reattori convenzionali. Per gli SMR si stanno studiando diverse tecnologie di base, tra cui i reattori ad acqua pressurizzata, a sali fusi e a metallo liquido.

Le centrali nucleari possono fornire grandi quantità di elettricità senza emettere carbonio durante il loro funzionamento. Inoltre, il combustibile nucleare può essere riutilizzato dopo il ritrattamento. Per questi motivi, l'energia nucleare è oggi un'importante fonte di energia. Tuttavia, l'uso di materiali radioattivi richiede particolari precauzioni, poiché le radiazioni possono avere gravi effetti sull'uomo e sull'ambiente. Lo stoccaggio dei rifiuti radioattivi rimane una sfida importante.