Dedicato all’amico Monrefuge

 

L’annosa diatriba nucleare si nucleare no ha, in Italia, acceso più volte gli animi. Nel nostro caso questa diatriba è stata pilotata dalla gigantesca macchina propagandistica sinistra generando inutili paure. Queste paure hanno incanalato la volontà popolare verso il rifiuto dell’energia nucleare con grave danno per lo sviluppo, l’economia e l’ambiente.  Le tesi ideologicamente ambientalistiche colpevolmente cavalcate dalla sinistra per mero interesse elettorale sono facilmente confutabili, ma questo presuppone una media conoscenza della fisica e della matematica che la sorregge. Questo è il principale ostacolo ad un confronto serio: è molto facile indurre paura nelle masse, tutto ciò che è sconosciuto è visto con sospetto e il nucleare non fa eccezioni. Il grosso problema è, come dicevo prima, la necessità di alcune conoscenze  fisiche senza le quali, purtroppo, non si riesce a comprendere cosa è in realtà l’energia nucleare. Cercherò di fornire gli strumenti che mettano in grado chi legge di poter sceglie liberamente, e non attraverso il filtro censore che la disinformazione eco-sinistrorsa spande a destra e a manca.

Il Primo Principio della Termodinamica

Il calore è stato a lungo ritenuto un fluido, si presupponeva che questo fluido si liberasse durante la combustione e l’effetto era il calore che si percepiva. Nel 1850 il fisico inglese James Prescott Joule,  con un semplice esperimento, dimostrò che il calore è una forma di energia: egli prese una botte piena d’acqua e vi fece girare dentro un’elica che, col suo moto, scaldava l’acqua. A questo punto divenne chiaro che il calore non era un fluido, se lo fosse stato l’elica avrebbe dovuto calare di peso per aver trasferito il proprio fluido all’acqua, e quest’ultima avrebbe dovuto aumentare di peso avendo ricevuto il fluido perso dall’elica. In pratica cosa è successo nell’esperimento di Joule? E’ successo che l’acqua attraverso il lavoro compiuto dalle pale dell’elica ha ricevuto calore, ovvero energia. Più precisamente possiamo dire che anche il lavoro è una forma d’energia per cui abbiamo che:

 ΔU+L-Q= o (1)

cioè in un sistema chiuso il lavoro L è uguale al calore Q. Questa equivalenza calore-lavoro determina un’altra grandezza, l’Entalpia  che mi indica una variazione di energia. Dalla (1) si nota che se tanta energia “entra” tanta energia “esce”, da cui nasce la seconda attribuzione del primo principio, conosciuto anche come Legge della conservazione dell’energia. Quindi l’energia non si perde mai, il bilancio è sempre uguale a zero: tanta ne avevo, tanta ne ho trasferita, tanta ne ho ancora; ovvero l’energia NON SI CREA e NON SI DISTRUGGE. Questo vale per TUTTO: nulla si crea, nulla si distrugge! Tutto si trasforma, però; ricordiamo questo particolare perché sarà fondamentale.

Il Secondo Principio della Termodinamica

La legge della conservazione dell’energia mi dice che la quantità di energia è costante, non varia mai, ma nulla dice su cosa le accade durante le trasformazioni di cui è protagonista; a questo pensa il secondo principio, o Entropia. Questo concetto venne intuito da Rudolf Clausius nel 1868 e definito matematicamente da Sadi Carnot negli anni venti, che gli diede anche il nome, prendendolo dalla parola greca Entropè il cui significato è conversione, confusione. Il primo termine rappresenta il concetto dell’attuale nozione di entropia. Nella formulazione del Clausius il secondo principio afferma che non è possibile trasferire calore da un corpo freddo ad un corpo caldo; mentre la definizione di Carnot asserisce che non è possibile realizzare una macchina capace di trasformare il 100% del calore in lavoro, definizione simile a quella di Kelvin-Plank. Vediamo di capirci qualcosa: se ad un martello conferisco una certa energia e colpisco un incudine, l’energia che aveva il martello passa all’incudine che ne assorbe la maggior parte tramite deformazione, una parte diventa calore, una parte diventa suono. Per il primo principio la quantità di energia che avevo fornito al martello c’è ancora tutta ma si è trasformata in calore, onde sonore e deformazione dell’incudine per effetto dell’urto. Questa energia così trasformata NON E’ PIU’ RIUTILIZZABILE, non è possibile, col calore generato, con le onde sonore generate, con la deformazione generata riottenere la stessa energia che consentì di dare la martellata. Questa energia “disordinata”, non più riutilizzabile, in cui si è convertita l’energia della martellata è misurabile e si chiama Entropia e si indica con la lettera S. Se brucio un pezzo di legno l’energia del legno si trasforma in calore, luce, cenere e residui carboniosi, ma dal calore generato, dalla luce, dai residui non è più possibile ritornare al pezzo di legno e il calore, la luce e i residui sono l’entropia S. L’energia che avevano martello e il pezzo di legno non è andata distrutta, si è conservata (primo principio) ma si è trasformata in energia non più riutilizzabile, ovvero in disordine, ovvero in inquinamento (secondo principio).

Abbiamo ora il quadro completo: l’energia che si trasforma in lavoro o in calore non è perduta (legge della conservazione), l’entropia che ne deriva dalla trasformazione in lavoro o calore non è più riutilizzabile (formulazione di Carnot) , non tutta l’energia si può trasformare in calore o lavoro ma parte di essa diventa entropia (formulazione di Kelvin-Plank). Si può ora introdurre il concetto di rendimento:  se solo una parte dell’ergia fornita può diventare calore o lavoro mentre il resto diventa entropia avremo che il rendimento:

 η= energia resa / energia fornita

per cui è chiaro che essendo il denominatore maggiore del numeratore,  è sempre inferiore a 1. Potrebbe raggiungere l’unità soltanto se l’energia resa fosse uguale all’energia fornita, condizione questa ovviamente impossibile. Il rendimento è quindi essenziale per capire quanta “energia di scarto” o inquinamento viene prodotto: se il rendimento è 0,1 (il 10% in percentuale) lo 0,9 (il 90%) è inquinamento, se il rendimento è 0,7 solo il 30% dell’energia si trasformerà in inquinamento. Per dare un ordine di grandezza che consenta di valutare questa grandezza fisica riporto due estremi, una centrale termoelettrica a carbone e una nucleare:

  • Centrale elettrica a carbone:  = 0,3 – 0,5  servono 2.600.000 t di carbone per 1000MWh/anno
  • Centrale elettrica nucleare:  = 0,9 – 0,95*  30t di uranio arricchito per 1000MWh/anno

Un altro esempio è il motore endotermico (es. motore a scoppio) che ha un rendimento che va dal 40% al 50% mentre il restante 60% – 50% è inquinamento. Una portaerei nucleare da 100.000t della classe Nimitz ha un’autonomia di circa  20 anni con 500 kg di combustibile nucleare. Con 500 kg di benzina, o di gasolio, o di carbone non si riuscirebbe nemmeno ad alimentare l’illuminazione.

Ho sentito una notizia alla radio lunedì mattina: 52 delle 54 centrali nucleari giapponesi sono state fermate. Con la crisi energetica in atto i tedeschi non fermano le 7 centrali che dovevano “sospendere” e i giapponesi le bloccano tutte? Guardando la vicenda dell’avvocato Canzona esaltato dai media e sbugiardato in questi giorni da Striscia, sarebbe bene che i giornalisti cominciassero a seguire di più la verità e meno l’ideologia o la sensazionalità!

 

*Data l’enorme quantità d’energia sviluppata dai combustibili nucleari il rendimento termodinamico è del 30/35% perché questa è la massima quantità d’energia che i liquidi di raffreddamento riescono ad assorbire.

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  • enrica

    Ciao ragazzi! Mi intrometto nella discussione, portando il mio modestissimo contributo, partendo da una semplicissima conoscenza biologica. La radioattivita’ attraversa quasi tutta la materia ( se a qualcuno interessa potrei approfondire con una spiegazione di natura fisiologica e di fisica di base, altrimenti devo essere creduta sulla parola) quindi anche la materia con cui sono costituiti i corpi animali e vegetali( tutti, uomo compreso), nell’attraversare la materia , a livello cellulare, avvengono delle piccole mutazioni nei geni ( quelli che trasmettono i caratteri delle cellule, che le fanno funzionare come devono, che trasmettono insomma tutte le informazioni per continuare a vivere). quindi spesso queste cellule attraversate “impazziscono” e l’organismo , se le cellule impazzite sono tante, sviluppa forme tumorali di diversa natura, che lo portano alla morte. Se le cellule attraversate sono quelle che trasmettono la vita, si possono generare individui malformati o che svilupperanno tumori etcetc. Anche l’alto inquinamento da idrocarburi, polveri sottili, amianto possono far sviluppare forme tumorali nell’individuo, ma occorre altissima concentrazione, contatto quotidiano per lungo tempo e difficilmente si trasmettono alla progenie. Questo sostanzialmente e’ il pericolo che spaventa maggiormente quando si confronta l’inquinamento da fonti piu’ “canoniche” con quello da materiale radioattivo. Altra cosa da tenere presente e’ il fattore umano, quindi l’errore, che spesso e’ stato determinante per gli incidenti da centrali nucleari: si era calcolato che un incidente in una centrale potesse avvenire ogni 300 anni ( all’incirca, non ho i dati qui a portata di mano) mentre invece ve ne sono stati quantomeno 3 in circa quarant’anni. Credo che il dovere degli studiosi sia quello di lavorare indefessamente per abbattere la pericolosita’ di qualsiasi fonte inquinante ( nucleare compresa, e magari trovare alternative economiche) , ma sia assai piu’ importante e’una formazione etica di tutti noi esseri umani, per comprendere che l’economia di rapina, quella che bada solo al profitto, che pensa solo all’immediato alla fine puo’ portare alla cancellazione della razza umana.

    • monrefuge

      Grazie. 🙂

  • monrefuge

    Ahimè Ruud, sono mooooolto più vecchio di te (biologicamente parlando, nèh) ormai il capolinea è prossimo e,se non interviene qualcosa di cosmico, che so, il ritorno di Salvatore, mi sa che dovrò scendere dal tram!
    Ahi la memoria, le gambe che cedono, l’astenia, le caviglie gonfie, la memoria, l’astenia, le gambe che non mi reggono, la memoria che mi abbandona, le gambe, la memoria!

    • rudy1962

      boohhh io da qui ti percepisco come un tipo tosto. Gambe e spalle belle solide, memoria di ferro, E MENTE …… come pochi 😉 – mi piacerebbe che tanti 30enni, 40enni fossero come te

  • Mah, non mi intendo di centrali nucleari, non ho voglia di perdermi in discorsi complicati. Ma al momento il nucleare non mi fa paura. E mi domando PERCHE’ se muoiono tante persone in un colpo solo fa notizia, e commuove le masse. Se a causa del traffico MUOIONO piu’ persone, ma 1 o 2 alla volta, e in posti diversi, a nessuno frega niente. A me per es. fa piu’ paura il traffico sulle strade, o il numero di case CHE CONTINUANO a costruire

    • monrefuge

      Per me è una questione “morale”, di responsabilità verso chi verrà dopo di noi (sob!); se contaminiamo l’acqua o il terreno o l’aria poi, per 100.000 anni, son hazzi per gli animali, noi compresi. Se uccidiamo milioni di persone col traffico o con tanti Vaiont la cosa è grave, ma finisce lì.

      • no non finisce lì Mon, e non stiamo a riempirci la testa su cosa sara’ fra 100.000 anni … guardiamo se mai i prossimi 10, 30 50 … SE DAVVERO CI PREOCCUPAMO PER CHI VERRA’ DOPO DI NOI. Perchè lasciare i ns. figli in un mondo di m??? fatto solo di scatole di latta in movimento, case, case e poi ancora case e una fauna (che si riproduce a una velocità pazzesca) da vomito.

        • monrefuge

          Non volere il nucleare non significa per contro distruggere altrimenti il pianeta.
          Sì, ma sei Narciso, hazzo!!! 😉

          • Mon, non so esattamente quanti anni hai, ma ti colloco piu’ o meno mio coetaneo. Tu guarda come si è rivoltato il mondo negli ultimi 30 anni. E dovremmo preoccuparci per come sara’ fra 100 o 100.000 ??? ….. (e non sono narciso, tutt’altro. sai che c’è? che … mettila come vuoi, ma ho “un altro passo”) 😀

          • oly64

            ..il passo del gallo 🙂

  • monrefuge

    Grazie della dedica e dell’articolo, attendo tua replica a Oly. Comunque, se ho ben capito, il 30% del nucleare è energia, il 70 è inquinamento. O no?

    • mmyg

      No, il 70% è calore immesso nell’ambiente sotto forma di vapore acqueo. Spiego meglio questo passaggio con un esempio automobilistico: un’auto da corsa molto potente, come una formula 1, emette un certo quantitativo di materia inquinante, ma la potenza che riescono a scaricare a terra le ruote è minore di quella che il motore è in grado di fornire a parità di quantità di inquinamento; la potenza erogata e non utilizzata si trasforma in slittamenti delle ruote, in maggior calore da dissipare per mezzo dei radiatori e maggiori vibrazioni. Lo stesso avviene nelle centrali nucleari dove le ruote (i fluidi di raffreddamento) non riescono ad immagazzinare l’energia che i combustibili nucleari sono in grado di produrre. Per cercare di migliorare il rendimento termodinamico nei nuovi reattori il raffreddamento avviene attraverso metalli liquidi come il piombo, che tra l’altro scherma ulteriormente il nocciolo, in grado di assorbire una maggior quantità di energia. Tengo a far notare che gli “ecologisti” obbiettano che le centrali nucleari hanno un “rendimento molto basso che non supera il 40%”; dato vero ma disinformante, poiché OMETTONO SCRUPOLOSAMENTE di distinguere tra rendimento energetico e rendimento termodinamico!

      • monrefuge

        Mi consenta! Ma quel 70% di v.a. credo che un imbecille penserebbe di sfruttarlo, perchè viene disperso?

        • mmyg

          Prova a sciogliere un’aspirina in tre gocce d’acqua; se ci riesci tutti i premi nobel per la fisica dei prossimi dieci anni sono tuoi e il termine “imbecille” non ti potrà essere riferito per legge ne’ oggi ne’ nei secoli venturi! 🙂 Lo stesso se riesci a trasportare 1000 metri cubi d’acqua al secondo con una cannuccia o se riesci a trasferire all’acqua tutta l’energia che un reattore nucleare è in grado di fornire!

  • Non serve conoscere la fisica o la termodinamica. Nessuno mette in dubbio che dal nucleare si possa produrre energia e non serve scomodare Lavoisier per rendersi conto che la materia si trasforma, si modifica ma che, spesso, i risultati sono dannosi per l’uomo. Non c’è scienza, non c’è propaganda che tenga di fronte ai risultati tangibili, alla verità incontrovertibile. Basta guardare neglio occhi un bambino di Chernobyl o visitare in cosa si è trasformata la zona estesa per chilometri intorno alla ex centrale nucleare. FOrse, per chi crede, nulla si distrugge, ma si trasforma… si, si trasforma in morte. Chiudere gli occhi davanti alla distruzione e all’apocalisse umana , al sacrificio estremo dell’uomo in nome del profitto non ci farà mai vivere meglio. Signori, questo è il nucleare.
    http://www.informarexresistere.fr/2011/03/18/signori-questo-e-il-nucleare/#axzz1noO86or5