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Con centrale elettronucleare (comunemente centrale nucleare o centrale atomica, anche detta centrale termonucleare o raramente centrale nucleotermoelettrica) si intende generalmente una centrale elettrica che, attraverso l'uso di uno o più reattori nucleari a fissione, sfrutta il calore prodotto da una reazione di fissione nucleare a catena auto-alimentata e controllata per generare vapore a temperatura e pressione elevate, col fine di azionare delle turbine a vapore accoppiate ad alternatori, e produrre così – infine – elettricità.

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La materia può trasformarsi in energia secondo la legge fisica, scoperta dallo scienzato Albert Einstein, che viene espressa dalla formula: E= m×,C alla seconda

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Due sono i processi che possono produrre energia nucleare:

- la fissione o scissione nucleare;
- la fusione nucleare

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La fissione o scissione nucleare consiste nella disintegrazione del nucleo dell'atomo di alcuni elementi, detti fissili, per mezzo di piccolissime particelle (neutroni) che lo colpiscono e lo spezzano in due nuclei più leggeri.
I prodotti della scissione hanno una massa più piccola di quella del nucleo originale: ciò significa che, durante il processo, una parte della materia si è trasformata in energia.
Se la quantità di materiale fissile è sufficiente, durante la fissione si liberano altri neutroni capaci, a loro volta, di colpire nuovi nuclei, e così via: si innesta una reazione a catena che può essere tenuta sotto controllo.
L'elemento fissile usato nelle centrali è l'URANIO 235, che è presente solo in una piccola percentuale, il 7 per mille, nell'uranio naturale.
L'uranio naturale perciò deve essere arricchito con complesse operazioni, in modo che la percentuale di Uranio arrivi al 3-5%. L'Uranio 235 costituisce il combustibile, che introdotto nei reattori, svilupperà, per mezzo della fissione nucleare, una notevole quantità di energia. Nei reattori dell'ultima generazione, detti autofertilizzanti, si riesce non solo a produrre energia, ma anche nuovo combustibile nucleare. Durante la fissione, infatti, si ottiene un materiale fissile non presente in natura, il Plutonio.

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La fusione nucleare consiste nell'unione di nuclei di atomi leggeri per formare nuclei più pesanti: in un certo senso è il processo inverso di quello precedente descritto della fissione nucleare.
Quando due nuclei leggeri (deuterio e trizio, isotopi dell'idrogeno) sono spinti con forza l'un contro l'altro, possono scaldarsi, fondersi insieme e formare un solo nucleo (elio) il quale, però, risulta un po' meno pesante della somma degli altri due.
La quantità di materia mancante si è trasformata in energia.
Questa reazione avviene continuamente sul sole e le altre stelle, ad una temperatura di alcuni milioni di gradi: la luce ed il calore che giungono sino a noi ne sono l'effetto visibile.
Il sole emette grandi quantità di energia trasformando una parte della sua materia e diventando perciò sempre più leggero di un processo che dura da molti milioni di anni.
Sulla Terra gli scienziati sono riusciti finora a realizzare la fusione nucleare soltanto in forma non controllata, in micidiali ordigni distruttivi come la bomba all'idrogeno.

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Non sono, invece, ancora riusciti a far sprigionare questa enorme energia in maniera lenta e controllata.
La causa principale sta nelle altissime temperature occorrenti alla reazione: molti milioni di gradi!
Non esiste al mondo alcun materiale solido capace di resistere a tali temperature.
Per raggiungere queste temperature molto elevate e le densità necessarie dei nuclei, e per aumentare la probabilità che si incontrino, gli scienziati si sono trovati di fronte a numerose difficoltà tecniche nei laboratori.
Nei laboratori si studiano due tipi di esperienze.

A bassa concentrazione, la miscela di isotopi gassosi dell'idrogeno (deuterio e trizio) che deve fondersi insieme può essere racchiusa
all'interno delle pareti. I materiali creati da campi magnetici. I nuclei sono portati a più di 100 milioni di gradi dentro una macchina chiamata TOKAMAK.

A forte concentrazione, la miscela di isotopi dell'idrogeno che deve fondersi è contenuta in una microsfera che viene irradiata, molto rapidamente da fasci laser molto potenti.

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Il principio di funzionamento di una centrale nucleare è il seguente:
nel reattore o core dove si trova il combustibile nucleare formato da pastiglie di uranio, avviene una fissione controllata.
Il calore prodotto dalla fissione serve a generare vapore surriscaldato che mette in rotazione una turbina a vapore collegata a un generatore di corrente, 'alternatore: si ottiene così energia elettrica.
Il controllo della fissione avviene mediante opportune barre di controllo: quando si vuole diminuire la potenza della caldaia, o spegnerla addirittura, si inseriscono di più o di meno le barre di controllo.
In caso di guasto di situazione anormale vengono inserite automaticamente.

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Schema di funzionamento di una centrale elettronucleare

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Schema di funzionamento di una centrale elettronucleare