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CENTALE NUCLEARE FUNZIONAMENTO E COLLEGAMENTI MATERIE - Coggle Diagram
CENTALE NUCLEARE FUNZIONAMENTO E COLLEGAMENTI MATERIE
Il liquido che circola nel circuito primario
della maggior parte delle centrali nucleari è acqua demineralizzata e pressurizzata
In altri tipi di reattori (come i reattori CANDU) viene utilizzata l'acqua pesante (ossido di deuterio), mentre in reattori più avanzati di quarta generazione possono essere impiegati metalli liquidi (come sodio o piombo) o gas (come l'elio).
PRESSURIZZATORE
serve a mantenere l'acqua allo stato liquido nel circuito primario impedendone l'ebollizione
Controllo della pressione
· Controlla la pressione dell'intero circuito primario.
· Impedisce l'ebollizione dell'acqua ad altissime temperature (circa 320 °C).
· Mantiene la pressione costante a circa 150 atmosfere
3.
Il generatore di vapore
funziona come uno scambiatore di calore che trasferisce l'energia termica dal circuito primario al circuito secondario, senza che i due fluidi entrino mai in contatto diretto
1. Ingresso del fluido caldo
· Riceve l'acqua radioattiva ad altissima temperatura (circa 320 °C) dal circuito primario.
· Mantiene l'acqua liquida grazie alla forte pressione generata dal pressurizzatore
4.
La torre di raffreddamento
serve a raffreddare l'acqua del circuito terziario (o di condensazione) per consentire il continuo funzionamento della centrale
1. Funzione principale
· Condensa il vapore in uscita dalle turbine della centrale.
· Abbassa la temperatura dell'acqua calda esausta proveniente dal condensatore.
· Evita il surriscaldamento dei fiumi o dei mari usati per il prelievo idrico.
5. 1. Come la turbina e l'alternatore creano l'elettricità
Il processo trasforma l'energia termica del vapore prima in energia meccanica (movimento) e poi in energia elettrica.
La Turbina (Energia Meccanica)
· Spinta del vapore: Il vapore ad alta pressione proveniente dai generatori colpisce le pale della turbina.
· Rotazione: La forza del vapore fa girare la turbina a grandissima velocità (solitamente 1500 o 3000 giri al minuto).
· Espansione: Il vapore attraversa vari stadi (alta, media e bassa pressione) cedendo tutta la sua energia prima di uscire esausto verso il condensatore.
L'Alternatore (Energia Elettrica)
· Collegamento diretto: La turbina è collegata all'alternatore tramite un solido albero di trasmissione in acciaio.
· Elettromagnetismo: L'albero fa girare un enorme magnete (rotore) all'interno di una serie di bobine di rame fisse (statore).
· Generazione di corrente: Il movimento del campo magnetico genera un flusso di elettroni nei cavi di rame per induzione elettromagnetica, creando la corrente alternata che finisce nella rete elettrica.
6. 2. Da dove viene presa l'acqua della centrale?
Le centrali nucleari hanno bisogno di enormi quantità d'acqua, che viene prelevata da fonti naturali esterne e usata in modi diversi a seconda del circuito.
Fonti di prelievo
· Grandi fiumi o laghi: Utilizzati per le centrali situate all'interno dei continenti.
· Mare o oceano: Utilizzati per le centrali costiere (che spesso non hanno bisogno delle torri di raffreddamento, poiché usano direttamente l'immensa massa d'acqua marina per condensare il vapore).
Destinazione dell'acqua nelle torri di raffreddamento
link to nuvola.madisoft.it
· Circuito terziario: L'acqua prelevata da fiumi o mari alimenta esclusivamente il circuito di raffreddamento esterno (quello collegato alle torri).
· Nessun contatto radioattivo: Quest'acqua non entra mai in contatto con il reattore o con il circuito primario; serve solo a raffreddare il condensatore.
· Reintegro costante: Una piccola parte dell'acqua evapora nella torre (il "fumo" bianco), quindi la centrale preleva costantemente nuova acqua dalla fonte per rimpiazzare quella persa per evaporazione.
Una centrale nucleare produce mediamente una potenza elettrica compresa tra 1.000 e 1.600 Megawatt (MW) per singolo reattore
Esempi pratici di produzione
· Un singolo reattore moderno (da 1.000 MW) copre il fabbisogno di circa 2 milioni di famiglie.
CENTRALE IDROELETTRICA
· Micro e Mini idroelettrico: Sotto i 10 MW (piccoli torrenti, coprono il fabbisogno di singoli paesi o industrie).
· Medio idroelettrico: Tra 10 e 100 MW.
· Grande idroelettrico: Sopra i 100 MW (grandi dighe e bacini artificiali
UNA CENTRALE EOLICA
(chiamata comunemente parco eolico) ha una potenza complessiva che varia solitamente da 20 a oltre 1.000 Megawatt (MW), a seconda del numero di aerogeneratori installati.
UN IMPIANTO SOLARE/FOTOVOLTAICO
ha una potenza che varia da pochissimi kilowatt per le abitazioni fino a oltre 2.000 Megawatt (MW) per i campi fotovoltaici giganti
7. /1. Produzione nell'Alternatore (20 kV)
· Tensione di generazione: L'alternatore della centrale genera corrente alternata a una tensione compresa solitamente tra 15.000 V (15 kV) e 24.000 V (24 kV).
· Perché non di più? Generare tensioni più alte direttamente nella macchina creerebbe enormi problemi di isolamento elettrico all'interno dell'alternatore stesso.
8. / 2. Trasporto sulla Rete Nazionale (fino a 400.000 Volt)
· I trasformatori elevatori: L'elettricità prodotta a 20 kV passa immediatamente attraverso dei grandi trasformatori situati nel cortile della centrale.
· Innalzamento della tensione: La tensione viene "spinta" fino a 220.000 V (220 kV) o 400.000 V (400 kV).
· Perché si fa? Alzare i Volt serve a ridurre la corrente (Ampere) che scorre nei cavi. Questo abbatte drasticamente le perdite di energia sotto forma di calore durante il trasporto per centinaia di chilometri.
9. / 3.Arrivo a destinazione (230 Volt)
· Le cabine di trasformazione: Vicino alle città, appositi trasformatori abbassano progressivamente la tensione prima a livelli industriali (15.000 V) e poi a livelli domestici.
· Nelle nostre case: L'energia (che sia nata da un reattore nucleare, da una diga o da un pannello solare) arriva alle prese di casa nostra al valore standard di 230 Volt.
COLLEGAMENTI
GEOGRAFIA
1. I leader globali (I 5 Paesi con più reattori)
La capacità nucleare mondiale è dominata da cinque grandi potenze:
· Stati Uniti: Primi al mondo con 94 reattori attivi. Forniscono circa il 20% dell'elettricità del Paese.
· Francia: Il Paese più dipendente dal nucleare, con 57 reattori che coprono circa il 70% del fabbisogno elettrico nazionale.
· Cina: In fortissima espansione con 57 reattori attivi e il primato assoluto per i cantieri aperti.
· Russia: Conta 36 reattori operativi ed è il principale esportatore di tecnologie nucleari all'estero.
· Corea del Sud: Ha 26 reattori in funzione e un programma solido sia interno che di esportazione.
SCIENZE
Scienze della Terra e Biologia: L'impatto sul pianeta e sulla cellula.
· Argomento: Gli effetti biologici delle radiazioni ionizzanti sul DNA cellulare. Dal punto di vista della Terra: lo stoccaggio geologico delle scorie nei depositi sotterranei profondi e lo sfruttamento delle risorse idriche per il raffreddamento.
EDUCAZIONE CIVICA
Il dilemma ambientale: Se da un lato aiuta a contrastare il riscaldamento globale, dall'altro l'Educazione Civica impone di riflettere sulla gestione delle scorie radioattive. Come possiamo garantire la sicurezza delle future generazioni? Questo tocca il principio di responsabilità intergenerazioni
2. La Democrazia e la scelta dell'Italia (I Referendum)
Questo punto analizza la Costituzione e la partecipazione dei cittadini alle decisioni dello Stato (Articolo 1 e Articolo 75 della Costituzione italiana).
· La storia dei referendum: L'Italia è l'unico grande Paese industrializzato ad aver chiuso le proprie centrali per scelta popolare. I cittadini sono stati chiamati alle urne due volte: nel 1987 (dopo il disastro di Chernobyl) e nel 2011 (subito dopo l'incidente di Fukushima).
· Il potere del voto: Puoi spiegare come lo strumento del referendum abrogativo abbia permesso alla popolazione di cambiare radicalmente la strategia energetica ed economica della nazione.
