Fissione nucleare: come funziona, reattori e scorie

La fissione nucleare è il processo su cui si basano tutte le centrali nucleari oggi in funzione nel mondo: un neutrone colpisce un nucleo pesante, di solito di uranio, che si spezza in due frammenti più leggeri e libera calore. Quel calore produce vapore, il vapore fa girare una turbina e la turbina un alternatore, proprio come in una centrale termoelettrica, ma senza bruciare combustibili.

Capire come funziona la fissione aiuta a seguire con più consapevolezza il dibattito sul nucleare, tornato d'attualità in Italia con la legge delega approvata nel settembre 2026. Partiamo dalla fisica di base per arrivare a reattori, combustibile e scorie.

Cos'è la fissione nucleare

Il nucleo di un atomo è formato da protoni e neutroni tenuti insieme da forze molto intense. Alcuni nuclei pesanti, come quello dell'uranio-235, sono relativamente instabili: se assorbono un neutrone si deformano e si dividono. Come spiega la scheda della U.S. Energy Information Administration, dalla divisione nascono due atomi più piccoli, detti prodotti di fissione, insieme a energia sotto forma di calore e radiazioni e ad altri neutroni liberi.

L'energia nasce da una piccola perdita di massa: la somma delle masse dei frammenti è leggermente inferiore a quella di partenza, e la differenza diventa energia. Per questo una quantità minima di combustibile produce moltissimo calore rispetto a carbone o gas.

La reazione a catena

Il punto chiave della fissione è che ogni divisione libera nuovi neutroni. Se almeno uno di questi colpisce un altro nucleo di uranio-235, si innesca una nuova fissione, e così via: è la reazione a catena. In un reattore la reazione deve restare stabile, con un numero di fissioni costante nel tempo. Per regolarla si usano tre elementi:

• il moderatore, di solito acqua, che rallenta i neutroni e li rende più efficaci nel provocare nuove fissioni;
• le barre di controllo, fatte di materiali che assorbono neutroni come boro, cadmio o afnio: inserendole nel nocciolo la reazione rallenta o si ferma, estraendole accelera;
• il refrigerante, che porta via il calore dal nocciolo; nei reattori ad acqua leggera la stessa acqua fa da moderatore e da refrigerante.

Perché un reattore non è una bomba

Il combustibile delle centrali contiene una percentuale bassa di uranio-235, molto lontana da quella necessaria per un ordigno. In un reattore la reazione è progettata per autolimitarsi, mentre in un'arma è ricercata una moltiplicazione istantanea dei neutroni. I rischi dei reattori sono di altro tipo, come il surriscaldamento del nocciolo se viene a mancare il raffreddamento, ed è su questi che si concentrano i sistemi di sicurezza.

Il combustibile: dall'uranio naturale alle barre

L'uranio estratto dalle miniere contiene solo poco più dello 0,7% di uranio-235, l'isotopo che si spezza facilmente. Secondo la scheda EIA sul ciclo del combustibile, dopo conversione e arricchimento il combustibile per i reattori contiene circa dal 3 al 5% di uranio-235. Il percorso è il seguente:

1. l'uranio viene estratto e trasformato in un concentrato;
2. viene convertito e arricchito per aumentare la quota di uranio-235;
3. la polvere di biossido di uranio viene pressata in piccole pastiglie ceramiche;
4. le pastiglie vengono impilate in sottili tubi metallici, le barre di combustibile;
5. le barre vengono raggruppate in elementi di combustibile, caricati nel nocciolo.

Ogni 12-24 mesi circa un terzo del nocciolo viene sostituito con combustibile nuovo, sempre secondo l'EIA.

I reattori a fissione: tipi e diffusione

La grande maggioranza dei reattori nel mondo è ad acqua leggera. Le due famiglie principali funzionano così:

Secondo il rapporto dell'Agenzia internazionale dell'energia pubblicato nel 2025, nel mondo sono in funzione quasi 420 reattori, che forniscono poco meno del 10% dell'elettricità globale; 63 reattori erano in costruzione, circa metà dei quali in Cina. Lo stesso rapporto prevede che i primi piccoli reattori modulari commerciali entrino in esercizio intorno al 2030 e ricorda i ritardi e gli aumenti di costo registrati dai nuovi grandi impianti negli Stati Uniti e in Francia.

Consiglio: quando confrontate dati sul nucleare di fonti diverse, controllate se parlano di reattori in funzione, reattori operabili o reattori collegati alla rete, e a quale anno si riferiscono. Le definizioni cambiano e spiegano molte differenze tra i numeri.

Le scorie della fissione

Il tema più discusso della fissione è la gestione dei rifiuti radioattivi. Il combustibile esaurito, cioè le barre che hanno finito il loro ciclo nel reattore, è il rifiuto ad alta attività. Contiene i prodotti di fissione e altri elementi formati durante l'esercizio, tra cui il plutonio generato dall'uranio-238.

Come vengono gestite

La scheda dell'EIA su nucleare e ambiente descrive le fasi principali. Appena estratto, il combustibile viene messo in piscine d'acqua presso la centrale, che lo raffreddano e schermano le radiazioni. Dopo alcuni anni può passare in contenitori a secco di acciaio o calcestruzzo, raffreddati ad aria. Questi rifiuti possono restare pericolosi per migliaia di anni, anche se la radioattività diminuisce nel tempo con il decadimento.

La soluzione definitiva su cui converge la comunità scientifica è il deposito geologico profondo, in formazioni rocciose stabili. Il paese più avanti è la Finlandia: dopo la valutazione di sicurezza favorevole dell'autorità STUK, nell'agosto 2026, a ottobre 2026 il Governo finlandese ha concesso la licenza di esercizio al deposito di Onkalo. Lo smaltimento definitivo potrà iniziare solo dopo le ultime prove e ispezioni dell'autorità di controllo; l'operatore punta a essere pronto entro la fine del 2026.

I rifiuti a bassa e media attività

Oltre al combustibile esaurito esistono rifiuti a bassa e media attività: materiali contaminati, componenti smontati, ma anche residui di ospedali e laboratori. Sono la parte più grande in volume e vengono di norma sistemati in depositi superficiali ingegnerizzati. In Italia la scelta del sito per il Deposito nazionale è ancora in corso.

Vantaggi e limiti della fissione

Il bilancio della fissione dipende dai criteri che si scelgono. Tra i punti a favore, i reattori non emettono anidride carbonica né inquinanti atmosferici durante il funzionamento e producono elettricità in modo continuo, indipendentemente dal meteo. Le emissioni si concentrano nelle fasi a monte, come estrazione del minerale, lavorazione del combustibile e costruzione dell'impianto.

Tra i limiti ci sono i tempi e i costi di costruzione dei grandi impianti, la gestione di lungo periodo delle scorie e l'accettazione sociale, segnata in Europa dagli incidenti di Chernobyl nel 1986 e di Fukushima nel 2011. Su questi aspetti il confronto resta aperto, in Italia come negli altri paesi.

Domande frequenti

Qual è la differenza tra fissione e fusione nucleare?

La fissione divide un nucleo pesante, come l'uranio, ed è usata in tutte le centrali attuali. La fusione unisce nuclei leggeri, come deuterio e trizio, ed è ancora in fase sperimentale.

Che cosa ferma la reazione a catena in un reattore?

Le barre di controllo, fatte di materiali che assorbono i neutroni. Inserite nel nocciolo riducono il numero di neutroni disponibili e rallentano o arrestano la reazione.

Quanto uranio-235 c'è nel combustibile?

Nell'uranio naturale l'uranio-235 è poco più dello 0,7%. Nel combustibile dei reattori ad acqua leggera, dopo l'arricchimento, si arriva a circa il 3-5%.

Le scorie nucleari restano radioattive per sempre?

No, la radioattività diminuisce nel tempo, ma il combustibile esaurito resta pericoloso per migliaia di anni. Per questo si studiano depositi geologici profondi per lo smaltimento definitivo.