Energia nucleare: impieghi, radioattività e funzionamento del reattore

I fabbisogni crescenti di energia a livello globale e i problemi ambientali, dovuti all'utilizzo indiscriminato di combustibili fossili, rendono necessari l'introduzione e l'utilizzo di fonti alternative di energia. In questo contesto, accanto alle energie rinnovabili, anche l'energia nucleare assume un ruolo di notevole importanza determinato da numerosi progressi tecnologici e applicazioni di rilievo.
Questo elaborato si propone di fornire un'introduzione ai concetti, alle applicazioni, ai sistemi e alla situazione dell'energia nucleare in Italia e nel mondo, passando attraverso l'analisi dei costi, degli incidenti, della sicurezza e della radioattività.
In ingegneria con energia nucleare, detta anche energia atomica, si intendono tutti quei fenomeni in cui si ha produzione di energia in seguito a trasformazioni nei nuclei atomici; tali trasformazioni si dicono reazioni nucleari. L'energia nucleare deriva da profonde modifiche della struttura della materia e insieme alle fonti rinnovabili e fossili è una fonte di energia primaria, ovvero è presente in natura e non deriva dalla trasformazione di altra forma di energia.
Ampio è il dibattito intorno all'energia nucleare sul fronte della sicurezza, sul rischio proliferazione, sui costi, sulla indispensabilità di tale fonte energetica in relazione alle altre fonti energetiche e sul problema energetico globale. A livello internazionale l'Agenzia Internazionale per l'Energia Atomica (AIEA) delle Nazioni Unite, con sede a Vienna, si occupa di promuovere l'utilizzo pacifico dell'energia nucleare e di impedirne l'utilizzo per scopi militari; ha inoltre funzionalità di sorveglianza e controllo sulla sicurezza degli impianti nucleari esistenti o in fase di progettazione e realizzazione.
Il primo impiego dell'energia nucleare risale al 2 dicembre 1942, durante la seconda guerra mondiale, quando Enrico Fermi mise a punto negli USA la prima pila nucleare funzionante; solo nella seconda metà del secolo scorso si prese l'iniziativa di sfruttare l'energia nucleare a fini civili, per la produzione di energia elettrica.