Energia nucleare: fissione e fusione

Pubblicato il 7 novembre 2026
Aggiornato l'8 novembre 2026

Illustrazione di una centrale nucleare con torri di raffreddamento

L'energia nucleare è l'energia contenuta nei nuclei degli atomi. Si può liberare in due modi: dividendo un nucleo pesante (fissione) o unendo due nuclei leggeri (fusione). Oggi le centrali nucleari funzionano solo a fissione, mentre la fusione, la stessa reazione che alimenta il Sole, è ancora in fase di ricerca. Questa pagina fa parte di Energia e fonti, nella sezione Energia, Materia & Ambiente.

Da dove viene l'energia nucleare: E = mc2

Massa ed energia sono legate dalla relazione di Einstein E = mc2. Quando un nucleo si divide o due nuclei si uniscono, la massa dei prodotti è leggermente minore di quella di partenza: la differenza, molto piccola, diventa energia. Nella fissione dell'uranio-235 i prodotti pesano circa lo 0,2% in meno del nucleo iniziale: se una tonnellata di uranio-235 subisse tutta la fissione, ne resterebbero 999 kg. Una sola fissione libera circa 200 MeV, quanto la combustione di circa 33 milioni di atomi di carbonio.

Il rapporto tra materia ed energia è il tema di Fisica e materia.

La fissione nucleare

La fissione avviene quando un neutrone libero entra nel nucleo di un atomo fissile, come l'uranio-235. Il nucleo si spezza in frammenti più leggeri, libera energia sotto forma di calore e rilascia altri neutroni. Questi neutroni possono colpire altri nuclei di uranio e il processo si ripete: è la reazione a catena. In un reattore la reazione a catena è mantenuta stabile, in modo che il numero di neutroni resti costante nel tempo.

Come funziona un reattore nucleare

Una centrale nucleare produce elettricità come una centrale termica: il calore della fissione trasforma l'acqua in vapore, il vapore fa girare una turbina e la turbina aziona un generatore. I componenti principali del reattore sono:

  • Combustibile: uranio, di solito sotto forma di pastiglie di ossido inserite in tubi (barre di combustibile), raggruppati in elementi di combustibile.
  • Moderatore: rallenta i neutroni perché provochino più fissioni; di solito è acqua, ma si usano anche acqua pesante o grafite.
  • Barre di controllo: sono fatte di materiali che assorbono i neutroni, come cadmio, afnio o boro; inserite o estratte dal nocciolo, regolano la reazione o la fermano.
  • Refrigerante: il fluido che porta il calore fuori dal nocciolo. Nei reattori ad acqua leggera l'acqua fa sia da moderatore sia da refrigerante.

I tipi di reattore più diffusi sono due: il reattore ad acqua pressurizzata (PWR), il più comune, e il reattore ad acqua bollente (BWR). Molti progetti nuovi riguardano i piccoli reattori modulari (SMR), con potenza inferiore a 300 MW elettrici: più unità possono essere affiancate per formare una centrale più grande, costruita anche per fasi.

La fusione nucleare

Nella fusione due nuclei leggeri si uniscono formando un nucleo più pesante e liberando energia. Il Sole e tutte le stelle sono alimentati da questa reazione: nel Sole la gravità crea la pressione necessaria, con temperature di circa dieci milioni di gradi. Sulla Terra il combustibile più studiato è una miscela di deuterio e trizio, che richiede temperature oltre i 100 milioni di gradi; il trizio si può produrre dai neutroni della fusione che reagiscono con il litio.

A queste temperature il combustibile è un plasma, che va confinato. Le macchine più studiate usano campi magnetici, come il tokamak e lo stellarator; altri approcci usano i laser. Secondo l'Agenzia internazionale per l'energia atomica (IAEA), la fusione potrebbe produrre per ogni chilogrammo di combustibile quattro volte l'energia della fissione; non c'è rischio di reazioni fuori controllo, perché se le condizioni vengono meno il plasma si spegne, e i futuri reattori non dovrebbero produrre scorie ad alta attività o a vita lunga.

A che punto è la ricerca

  • NIF (Stati Uniti): il 5 dicembre 2022 il Lawrence Livermore National Laboratory ha ottenuto per la prima volta dalla fusione più energia (3,15 MJ) di quella fornita dai laser al bersaglio (2,05 MJ).
  • ITER (Francia): è il grande tokamak sperimentale in costruzione a Cadarache, frutto della collaborazione tra Europa, Cina, India, Giappone, Corea, Russia e Stati Uniti. L'obiettivo è produrre circa 500 MW di potenza da fusione per 400 secondi con 50 MW di riscaldamento del plasma, cioè dieci volte l'energia immessa. Secondo il nuovo programma, gli esperimenti partiranno nel 2034 con plasma di solo deuterio e quelli con deuterio e trizio nel 2039.

Le scorie nucleari

I rifiuti radioattivi sono classificati in base alla loro attività e alla durata della radioattività. Secondo la classificazione IAEA:

  • Vita molto breve: si lasciano decadere per qualche anno, poi escono dal controllo come rifiuti radioattivi.
  • Attività molto bassa e bassa attività: vanno in depositi in superficie o poco profondi; quelli a bassa attività in strutture ingegnerizzate, per alcune centinaia di anni.
  • Media attività: richiedono un isolamento maggiore, a profondità intermedie o in depositi geologici.
  • Alta attività, come il combustibile esaurito: la soluzione riconosciuta è il deposito in formazioni geologiche profonde e stabili, di solito a diverse centinaia di metri sotto la superficie.

Il primo deposito geologico per il combustibile esaurito è Onkalo, scavato nella roccia a Eurajoki, in Finlandia: il governo finlandese ha concesso la licenza di esercizio il 22 ottobre 2026. Ha spazio per 6500 tonnellate di uranio, il combustibile esaurito dei cinque reattori finlandesi; la data di avvio dello smaltimento non è ancora stata fissata.

Il nucleare nel mondo

In Italia oggi non ci sono centrali nucleari in funzione; nel resto del mondo il nucleare è una fonte importante di elettricità. Secondo la World Nuclear Association:

  • nel 2025 i reattori hanno prodotto 2702 TWh, circa il 9% dell'elettricità mondiale, con una potenza installata di circa 400 GW;
  • nel 2025 sono stati avviati i cantieri di 11 nuovi reattori, tre reattori sono stati collegati alla rete (in Cina, Russia e India) e sette sono stati chiusi;
  • ad agosto 2026 l'età media dei reattori in esercizio era di 33 anni;
  • dal 1970 a oggi il nucleare ha evitato circa 43,6 miliardi di tonnellate di CO2 rispetto alla produzione della stessa elettricità con centrali a gas.

Secondo i dati IAEA riportati dall'istituto tedesco GRS, nel mondo sono in esercizio 413 reattori. Gli Stati Uniti sono il Paese con più reattori (94); la Cina ne ha 61 ed è il Paese con più reattori in costruzione (29).

Nucleare e altre fonti di energia

Il nucleare è una fonte non rinnovabile, come i combustibili fossili, ma a differenza di questi non produce CO2 dalla combustione. Le fonti rinnovabili, dal fotovoltaico all'eolico, sono raccolte in Energia e fonti. Per capire quanta energia consuma la tua casa puoi usare il nostro calcolatore dei consumi energetici. Tutti gli argomenti della sezione sono nella mappa di Energia, Materia & Ambiente.

Domande frequenti

Che differenza c'è tra fissione e fusione nucleare?

Nella fissione un nucleo pesante, come quello dell'uranio-235, si divide in nuclei più leggeri; nella fusione due nuclei leggeri, come deuterio e trizio, si uniscono in un nucleo più pesante. In entrambi i casi la massa finale è leggermente minore di quella iniziale e la differenza si trasforma in energia, secondo E = mc². Oggi le centrali nucleari usano solo la fissione; la fusione è ancora in fase di ricerca.

Quanta elettricità produce il nucleare nel mondo?

Secondo la World Nuclear Association, nel 2025 i reattori nucleari hanno prodotto 2702 TWh di elettricità, circa il 9% dell'elettricità mondiale, con una potenza installata di circa 400 GW.

Dove finiscono le scorie nucleari più radioattive?

Per i rifiuti ad alta attività, come il combustibile esaurito, la soluzione riconosciuta a livello internazionale è lo smaltimento in formazioni geologiche profonde e stabili, di solito a diverse centinaia di metri sotto la superficie. Il primo deposito di questo tipo è Onkalo, in Finlandia, che ha ottenuto la licenza di esercizio il 22 ottobre 2026.

Quando arriverà l'elettricità dalla fusione nucleare?

Non c'è ancora una data. Il reattore sperimentale ITER, in costruzione in Francia, prevede di avviare gli esperimenti con deuterio e trizio nel 2039. Si tratta di una macchina sperimentale: le centrali a fusione per la produzione di elettricità verranno dopo.

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