Non è così disastroso come sembra
Usare il termine "criticità" può sembrare contro-intuitivo come un modo per descrivere la normalità. Nel linguaggio quotidiano, la parola descrive spesso situazioni potenzialmente disastrose. Tuttavia, nel contesto dell'energia nucleare, "criticità" indica che un reattore funziona in modo sicuro.
La criticità è uno stato equilibrato
I reattori nucleari usano barre di combustibile di uranio - tubi di metallo di zirconio lunghi e sottili contenenti pastiglie di materiale fissile - per creare energia attraverso la fissione. La fissione è il processo di scissione dei nuclei degli atomi di uranio per rilasciare i neutroni che a loro volta dividono più atomi, rilasciando più neutroni. Criticità significa che un reattore sta controllando una reazione a catena di fissione sostenuta, in cui ogni evento di fissione rilascia un numero sufficiente di neutroni per mantenere una serie continua di reazioni.
Nello stato equilibrato di criticità, le barre di combustibile all'interno di un reattore nucleare producono e perdono un numero costante di neutroni e il sistema di energia nucleare è stabile.
La fissione produce una grande quantità di energia sotto forma di calore e radiazione molto alti. Ecco perché i reattori sono alloggiati in strutture sigillate da cupole in cemento armato di metallo. Le centrali elettriche sfruttano questa energia e calore per produrre vapore per azionare generatori che producono elettricità.
Controllo della criticità
Quando un reattore si avvia, il numero di neutroni aumenta lentamente in modo controllato. Le barre di controllo che assorbono i neutroni nel nucleo del reattore sono utilizzate per calibrare la produzione di neutroni. Le barre di controllo sono costituite da elementi che assorbono neutroni come cadmio, boro o afnio.
Più profonde sono le barre abbassate nel nucleo del reattore, più i neutroni assorbono le aste e minore è la fissione. I tecnici sollevano o abbassano le barre di controllo nel nucleo del reattore a seconda che si desiderino più o meno fissione, produzione di neutroni e potenza.
In caso di malfunzionamento, i tecnici possono immergere a distanza le barre di controllo nel nucleo del reattore per assorbire rapidamente i neutroni e arrestare la reazione nucleare .
Cos'è la supercriticità?
All'avvio, il reattore nucleare viene brevemente messo in uno stato che produce più neutroni di quelli persi. Questa condizione è definita "supercritica", che consente alla popolazione di neutroni di aumentare e di produrre più energia. Quando viene raggiunta la produzione di energia desiderata, si effettuano le regolazioni per posizionare il reattore in uno stato critico che sostenga il bilanciamento dei neutroni e la produzione di energia. A volte, ad esempio per arresto di manutenzione o rifornimento di carburante, i reattori sono collocati in uno stato "subcritico" in modo che il neutrone e la produzione di energia diminuiscono.
Lontano dallo stato preoccupante suggerito dal suo nome, la criticità è uno stato desiderabile e necessario per una centrale nucleare che produce un flusso costante e costante di energia.