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Dell'energia nucleare è attualmente sfruttabile solo quella termica prodotta nelle reazioni di fissione nucleare di materiale radioattivo (principalmente uranio). Il calore riscalda un fluido contenuto in un circuito primario che lo trasmette tramite scambiatori a un circuito secondario in cui scorre acqua che, trasformata in vapore, aziona delle turbine collegate ad un alternatore che genera energia elettrica. L'uranio potrebbe generare, attraverso tecnologie avanzate, quantità tali di energia da poter essere considerato energeticamente inesauribile, ma lo sfruttamento dell'energia nucleare risultante dalla fusione nucleare è ancora ben lontano da consentire un impiego tecnologico.

L'uranio è una fonte di energia non rinnovabile. Dalle reazioni nucleari derivano altre sostanze radioattive che sono molto persistenti e molto tossiche (per es. plutonio, tempo di dimezzamento 24.400 anni). Dalle centrali nucleari derivano inoltre grandi quantità di rifiuti contaminati (materiale di ricambio e di consumo) per lo smaltimento dei quali si cercano ancora metodi e siti sicuri. Allo stato attuale la maggior parte delle scorie radioattive e dei rifiuti contaminati vengono stoccati in depositi provvisori.

La fissione nucleare

Questo processo ha luogo nei reattori delle centrali nucleari paragonabile a vere e proprie caldaie, che trasferiscono l'energia, sotto forma di calore, a un fluido termovettore (comunemente questo è acqua); questo a sua volta, genera, in uno scambiatore di calore esterno, vapore acqueo che, espandendosi in una turbina, collegata ad un alternatore consente di produrre energia elettrica in modo del tutto simile a quello che avviene in una centrale alimentata con combustibile fossile.

I reattori nucleari possono basarsi su tecnologie abbastanza diverse, ma alla lunga le numerose tipologie si sono ridotte e quelle che monopolizzano oggi il mercato sono solo due: il Pressurized Water Reactor (PWR), basato sull'acqua in pressione, e il Boiling Water Reactor (BWR), basato su acqua bollente, con una crescente preferenza per il primo.

Lo sviluppo delle centrali nucleari

La possibilità di sfruttare l'energia nucleare venne intuita con la scoperta del neutrone e con la dimostrazione che, bombardando i nuclei con questa particella, si poteva facilmente dare corso a reazioni nucleari. Tra le varie reazioni si scoprì alla fine del 1938 quella della fissione, che avveniva con l'uranio-235, isotopo presente solo nella percentuale dello 0,7% nell'uranio naturale. La fissione venne inizialmente utilizzata per produrre la bomba atomica e solo nel dopoguerra si pensò al suo sfruttamento per usi pacifici. La diffusione delle centrali nucleari commerciali avvenne soprattutto a partire degli anni 60, quando i costi per la produzione di energia nucleare divennero competitivi con quelli delle centrali elettriche convenzionali. I paesi che detenevano la tecnologia nucleare in campo militare (USA, Gran Bretagna, Canada, Francia e Unione Sovietica) furono i primi a realizzare centrali nucleari, ma le preoccupazioni per i rischi ambientali connessi a guasti o incidenti e a conseguente fuga di radiazione ha favorito lo sviluppo di un movimento antinucleare su scala mondiale. L'Italia, che era stata tra i paesi aderenti all'iniziativa "Atoms for Peace" avviata dagli USA nel 1958, ha bloccato l'installazione sul proprio territorio di nuove centrali nucleari in seguito al referendum svoltosi nel 1987.

La fusione nucleare

Finora, malgrado decenni di sforzi da parte dei ricercatori di tutto il mondo, non è ancora stato possibile realizzare, in modo stabile, reazioni di fusione controllata, e quindi sfruttabile, sul nostro pianeta. È invece attualmente possibile ottenere grandi quantità di energia attraverso reazioni di fusione incontrollate, come ad esempio nella bomba all'idrogeno.

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