Energia Nucleare

23 Gennaio 2026

Il tema dell’energia nucleare è oggi al centro del dibattito europeo, sia in relazione alla realizzazione di impianti di nuova generazione, sia per quanto riguarda gli investimenti strategici in ricerca e sviluppo necessari a portare la fusione nucleare da una prospettiva di possibile applicazione a una concreta realtà tecnologica. In entrambi i casi, la fissione e la fusione nucleare, e la gestione degli impianti di produzione dell’energia, richiedono lo sviluppo di tecnologie avanzate, alcune delle quali affondano le proprie radici nella ricerca fondamentale in fisica nucleare e delle particelle.
L’energia può essere prodotta dai processi nucleari essenzialmente in due modi. Il primo consiste nella scissione di un nucleo pesante, come ad esempio quelli dell’uranio o del plutonio, in due nuclei più leggeri: si tratta del processo di fissione nucleare. Il secondo metodo prevede invece l’unione di nuclei leggeri, ad esempio isotopi dell’idrogeno, per formare un nucleo più pesante; questo processo è noto come fusione nucleare. Entrambi consentono di liberare grandi quantità di energia grazie alla conversione di una piccola frazione della massa dei nuclei coinvolti in energia, secondo la ben nota relazione relativistica E = mc², nel rispetto del principio di conservazione dell’energia.
La fissione nucleare è una tecnologia ormai consolidata e viene utilizzata da decenni in numerosi impianti di produzione di energia elettrica nel mondo. La fusione nucleare, al contrario, è ancora oggetto di intensa attività di ricerca , con l’obiettivo di sfruttarne le straordinarie potenzialità in futuri reattori dedicati alla produzione di energia pulita e sostenibile.

I processi di fissione e fusione nucleare. ©INFN

La fissione nucleare

Le centrali per la produzione di energia nucleare attualmente in funzione in molti Paesi europei, e dalle quali l’Italia importa una quota di energia elettrica che si può stimare intorno al 7 % sono basate sul processo di fissione nucleare. In Europa, una frazione rilevante dell’energia elettrica consumata è prodotta attraverso questo meccanismo (circa il 24 % nel 2024). La fissione nucleare rappresenta, infatti, una tecnologia estremamente potente per la produzione di energia su scala industriale, ma con il vantaggio rispetto alla combustione dei combustibili fossili (petrolio, gas e carbone) di non produrre emissioni dirette di gas serra o polveri sottili in atmosfera. Per questo motivo, l’energia nucleare viene spesso inclusa tra le cosiddette fonti di energia a basse emissioni di carbonio. Accanto a questi aspetti positivi, la fissione nucleare presenta tuttavia alcune criticità legate alla sicurezza e alla produzione di rifiuti radioattivi. Il mantenimento dei più alti standard di sicurezza, nonché la gestione e lo smaltimento in sicurezza delle scorie nucleari costituiscono una delle principali sfide tecnologiche e sociali associate a questa forma di produzione energetica. D’altra parte, a differenza delle fonti rinnovabili oggi più diffuse, come il solare e l’eolico, la fissione non è una fonte intermittente: può fornire energia in modo continuo, senza la necessità di sistemi di accumulo o di supporto da fonti fossili.
Il reattore nucleare è il sistema tecnologicamente complesso attraverso il quale l’energia liberata dalla fissione viene prodotta, controllata e infine convertita in energia elettrica utilizzabile. Tra le diverse tipologie di reattori sviluppate nel corso dei decenni, il più diffuso è il reattore termico ad acqua pressurizzata (PWR, Pressurized Water Reactor). In forma schematica, è costituito da un contenitore di sicurezza, dal nocciolo in cui avvengono le reazioni di fissione, dai sistemi di scambio termico e dal gruppo turbine-alternatore per la produzione di elettricità. Questa tipologia di impianti rientra nelle cosiddette seconde e terze generazioni di reattori nucleari, tra cui rientrano i reattori cosiddetti evolutivi, o di terza generazione avanzata, con ulteriori miglioramenti nella sicurezza.

Guardando al futuro, i reattori attualmente in fase di studio o di realizzazione sono quelli cosiddetti avanzati, indicati in passato come quarta generazione. Questi sistemi sono progettati con l’obiettivo di massimizzare l’utilizzo del combustibile nucleare, ridurre e trasmutare i rifiuti radioattivi a vita lunga e, in alcuni casi, consentire anche la produzione di idrogeno. Alcuni prototipi o impianti dimostrativi sono già operativi o in costruzione in paesi come Russia e Cina o in fase avanzata di progettazione anche in Europa (compresa l’Italia) e Stati Uniti. . Si tratta di infrastrutture complesse, il cui ingresso in funzione su larga scala è previsto su orizzonti temporali di lungo periodo, a partire dal 2040, in quanto vi è ancora della ricerca e sviluppo da portare avanti. In Italia, le prime centrali nucleari per la produzione di energia elettrica furono realizzate a partire dagli anni Sessanta del secolo scorso, con l’entrata in funzione della centrale di Latina, seguita negli anni successivi da altri impianti sul territorio nazionale. Il grave incidente di Černobyl, avvenuto nel 1986, ebbe un impatto profondo sul dibattito pubblico e politico in materia di energia nucleare e portò, l’anno seguente, a indire tre referendum nazionali sul settore. L’esito delle consultazioni determinò successivamente in sede politica l’abbandono del nucleare in Italia, decisione che si tradusse progressivamente nella chiusura delle tre centrali allora ancora operative: Latina, Trino e Caorso.
A partire dal 1999, i siti delle centrali nucleari italiane sono di proprietà della SOGIN (Società Gestione Impianti Nucleari), responsabile della loro gestione e delle attività di smantellamento. Tali interventi riguardano non solo le ex centrali elettriche, ma anche gli altri impianti e complessi nucleari presenti sul territorio nazionale, e sono finalizzati alla messa in sicurezza dei siti e al loro progressivo smantellamento.

Centrale di Latina - Esterno.Copyright SOGIN

Negli ultimi anni, anche alla luce delle sfide legate alla transizione energetica e alla riduzione delle emissioni di gas serra, il tema di un possibile ritorno dell’energia nucleare nel sistema energetico italiano è tornata al centro del dibattito politico, scientifico e culturale, alimentando una riflessione più ampia sul ruolo delle diverse fonti energetiche nel sistema energetico del futuro. In questo contesto ci sono stati concreti sviluppi sul piano istituzionale. Nel maggio 2023 la Camera dei deputati ha approvato una mozione che impegnava il Governo a valutare il ruolo del nucleare nel quadro delle politiche energetiche nazionali. Nel giugno 2025 l’Italia diviene ufficialmente membro dell’Alleanza Nucleare Europea, iniziativa volta a promuovere il ruolo dell’energia atomica nella transizione energetica all’interno dell’Unione. Un ulteriore passo in questa direzione è stato compiuto nell’ottobre 2025, con l’approvazione da parte del Consiglio dei ministri di uno schema di disegno di legge delega finalizzata a disciplinare in modo organico l’introduzione del cosiddetto “nucleare sostenibile”, in coerenza con gli obiettivi europei di decarbonizzazione al 2050 e di sicurezza energetica. Il provvedimento, noto come “DDL Pichetto”, dal nome del Ministro dell’Ambiente e della Sicurezza Energetica, delinea un quadro di riferimento per una possibile reintroduzione del nucleare nel mix energetico nazionale, con particolare attenzione alle tecnologie di nuova generazione. La legge delega prevede l’elaborazione di un Programma nazionale per il nucleare sostenibile, l’istituzione di un’Autorità indipendente per la sicurezza nucleare, il rafforzamento della ricerca scientifica e industriale, la formazione di nuove competenze specialistiche e la promozione di attività di informazione e sensibilizzazione rivolte al pubblico. Il disegno di legge definisce tuttavia un quadro generale, demandando l’attuazione concreta a una serie di successivi decreti attuativi. Per questo motivo, eventuali sviluppi operativi sono previsti su orizzonti temporali di medio-lungo periodo. In tale prospettiva, il contributo della ricerca pubblica e il dialogo tra comunità scientifica, istituzioni e società civile risultano elementi essenziali per un’analisi informata e consapevole delle scelte future in campo energetico.

Immagine della regione di formazione stellare N79 realizzata con MIRI, lo strumento del Telescopio Spaziale James Webb che osserva nel medio infrarosso. Crediti: Esa/Webb, Nasa & Csa, M. Meixner

La fusione nucleare
Disporre di una fonte di energia pulita, sicura e potenzialmente illimitata, riproducendo in laboratorio reazioni nucleari simili a quelle che alimentano le stelle: questo è l’obiettivo della ricerca scientifica sulla fusione nucleare. Da molti anni la fusione è oggetto di intensi studi, per valutarne le straordinarie potenzialità come fonte energetica del futuro. Anche la fusione, una volta raggiunta la maturità tecnologica, potrà fornire energia in modo continuo, senza la necessità di sistemi di accumulo o di supporto da fonti fossili. Inoltre, si basa su materiali ampiamente disponibili in natura, come il deuterio, estraibile dall’acqua, e il litio, abbondante sulla Terra. In molti ritengono che la fusione possa trasformare radicalmente il paradigma energetico, contribuendo in modo decisivo all’autonomia energetica europea e assumendo quindi un forte valore strategico.

All’energia da fusione nucleare è dedicata l’intervista a Paola Batistoni, rappresentante per l’Italia nel governing board dell’agenzia europea Fusion for Energy, pubblicata sull’ultimo numero di Particle Chronicle, la newsletter dell’INFN.

I principali vantaggi dei reattori a fusione nucleare sono essenzialmente due: la possibilità di produrre grandi quantità di energia pulita a partire da materiali di larga disponibilità in natura e la produzione di scorie radioattive con livelli di radioattività e tempi di decadimento significativamente inferiori. Tuttavia, le sfide scientifiche e tecnologiche da superare per arrivare a un reattore a fusione operativo sono ancora molto complesse e richiedono tempi di sviluppo lunghi, con una prospettiva di applicazione industriale non anteriore alla metà del secolo. Vi è da notare, però, che nell’ultimo decennio diverse realtà industriali nel mondo hanno intrapreso programmi privati di sviluppo della fusione, affermando di poter raggiungere la maturità commerciale in tempi più brevi di quelli solitamente considerati per questa tecnologia.
Nella fusione nucleare l’energia viene prodotta dall’unione di due nuclei di elementi molto leggeri, come gli isotopi dell’idrogeno deuterio e trizio, che formano un nucleo più pesante liberando una grande quantità di energia. Affinché il processo possa avvenire, il combustibile deve essere portato a temperature estremamente elevate, dell’ordine di centinaia di milioni di gradi, necessarie a superare la repulsione elettrostatica tra nuclei carichi positivamente.

Questo stato della materia, noto come plasma, non può essere contenuto da materiali solidi e richiede quindi lo sviluppo di avanzate tecnologie di confinamento, una delle principali sfide della ricerca sulla fusione.

Nei principali dispositivi sperimentali oggi in funzione o in costruzione, come i tokamak, tra cui ITER, in costruzione in Francia, e gli stellarator, come Wendelstein 7-X in Germania, il plasma viene confinato mediante intensi campi magnetici generati da grandi magneti superconduttori. Lo sviluppo di questi sistemi è strettamente legato alle tecnologie dei magneti ad alte prestazioni, ambito nel quale le competenze maturate nella fisica delle alte energie, in particolare negli acceleratori di particelle come il Large Hadron Collider (LHC) del CERN, rivestono un ruolo cruciale. Materiali superconduttori avanzati, tecniche di criogenia e l’ingegneria dei grandi magneti sono infatti elementi chiave per il successo della fusione.
Nel caso del confinamento magnetico, il sistema di cui si avvarrà ITER, la fusione è raggiunta con densità basse, tempi di raffreddamento lunghi e temperature elevate, ottenute aumentando la temperatura del plasma grazie all’iniezione di atomi neutri ed energia elettromagnetica a radiofrequenza in volumi del plasma molto grandi. Nel confinamento inerziale, invece, si cerca di raggiungere l’accensione della reazione di fusione con densità molto alte, tempi di raffreddamento molto brevi, frazioni infinitesime di secondo, in volumi molto ridotti, sempre in presenza di temperature elevate. Questo approccio prevede l’utilizzo di piccole capsule, denominate pellet, riempite di combustibile, che si comprimono e si riscaldano grazie agli impulsi laser, avviando così la reazione di fusione. In questo caso il processo risulta estremamente rapido, perché al rilascio dell’energia prodotta dalla reazione il pellet si distrugge.

ITER Tokamak

Sorgente di ioni Spider. Source: RFX

Negli ultimi anni, gli investimenti e i programmi di ricerca sulla fusione sono cresciuti in modo significativo a livello globale, con la realizzazione di grandi esperimenti internazionali. Tra questi, ITER rappresenta il principale progetto mondiale per la fusione a confinamento magnetico e ha l’obiettivo di dimostrare la fattibilità scientifica e tecnologica di un reattore in grado di produrre più energia di quanta ne consumi per sostenere il plasma. Come accennato sopra, recentemente sono nate molte iniziative industriali, spesso nella forma di start-up e prevalentemente con capitali privati, con l’obiettivo di velocizzare il raggiungimento della fusione come tecnologia commerciale per la produzione di energia.
L’INFN non è coinvolto direttamente nel progetto ITER, tuttavia partecipa al board direttivo di Fusion for Energy (F4E), l’agenzia europea incaricata di promuovere e coordinare tutte le attività legate a ITER, nella quale, insieme all’ENEA, rappresenta l’Italia. l’INFN è infine coinvolto come socio del consorzio RFX, che ha sede a Padova, in collaborazione con il quale l’Istituto ha condotto uno studio sulle sorgenti per gli iniettori di atomi neutri impiegati per riscaldare il plasma. RFX svolge un ruolo importante per la realizzazione di ITER, ospitando le attività di costruzione e test degli iniettori del reattore, che coinvolge due distinti apparati: la sorgente SPIDER e l’iniettore MITICA, in corso di realizzazione, una replica dei dispositivi che saranno installati su ITER.

L’INFN è attivamente impegnato in attività di ricerca e sviluppo a supporto della fusione nucleare, con particolare attenzione alle infrastrutture necessarie per la qualificazione dei materiali destinati ai futuri reattori. In prospettiva, il reattore DEMO, successore di ITER, dovrà operare a potenze più elevate e richiederà componenti in grado di resistere a un intenso flusso neutronico.

In questo contesto si colloca il progetto IFMIF (International Fusion Materials Irradiation Facility), una facility dedicata allo studio e alla qualificazione dei materiali per la fusione, inserita nella collaborazione tra Unione Europea e Giappone nota come Broader Approach. Nella sua configurazione completa, IFMIF prevede due acceleratori di ioni di deuterio ad alta potenza e un bersaglio di litio liquido in grado di produrre un flusso neutronico con caratteristiche simili a quelle dei futuri reattori a fusione. Nell’ambito di questo progetto è stato realizzato il prototipo EVEDA, al quale l’INFN ha contribuito fornendo il quadrupolo a radiofrequenza, installato in Giappone e attualmente in fase avanzata di sperimentazione.

Installazione di RFQ (Radio Frequency Quadrupole) sviluppati ai Laboratori Nazionali di Legnaro per IFMIF (Rokkasho, in Giappone). ©INFN

Su questa linea si inserisce anche l’iniziativa europea IFMIF-DONES (Demo Oriented Neutron Source), promossa dall’Unione Europea per la qualificazione dei materiali destinati ai reattori a fusione per la produzione di energia. DONES sarà basato su un singolo acceleratore di tipo IFMIF con bersaglio di litio e sorgerà a Granada, in Spagna, con l’avvio delle operazioni previsto tra il 2034 e il 2035. L’Italia partecipa al Comitato direttivo del progetto e, nell’ambito delle attività coordinate da EUROfusion sotto l’egida di Euratom, l’INFN ha contribuito alla progettazione dell’acceleratore, mettendo a frutto l’esperienza acquisita con EVEDA. Il progetto DONES è oggetto di un accordo bilaterale tra Italia e Spagna, nell’ambito del quale INFN contribuirà alla costruzione dell’infrastruttura fornendo il quadrupolo a radiofrequenza e altre componenti dell’acceleratore.

Movimentazione della struttura meccanica dell'esperimento RFX-mod. Source RFX

Il progetto DTT (Divertor Tokamak Test) è un’iniziativa a guida italiana per la realizzazione di un dimostratore sperimentale presso il centro ENEA di Frascati, alla quale l’INFN partecipa anche come socio della società responsabile della sua realizzazione. L’obiettivo scientifico principale di DTT è lo studio del divertore, componente fondamentale dei reattori a fusione, spesso descritto come il “tubo di scappamento” del plasma, in quanto deputato a evitare lo spegnimento della reazione attraverso lo smaltimento dei nuclei di elio termalizzato e delle impurezze generate nell’interazione del plasma con le pareti della camera da vuoto.
L’INFN contribuisce al progetto con diverse sezioni e laboratori nazionali, partecipando a numerose attività, tra cui lo sviluppo della sezione di accelerazione dell’iniettore di atomi neutri, uno dei principali sistemi di riscaldamento del plasma. In questo ambito vengono applicate tecniche innovative di additive manufacturing (stampa 3D).

L’Istituto collabora inoltre alla realizzazione dei sistemi a radiofrequenza, anch’essi essenziali per raggiungere le temperature necessarie all’innesco della fusione, e allo sviluppo di diagnostiche avanzate per lo studio del comportamento fisico del plasma. Per queste attività, l’INFN valorizza l’esperienza maturata in esperimenti come PANDORA, dedicati allo studio delle reazioni nucleari nel plasma, nonché le competenze sviluppate nel campo dell’additive manufacturing.

Infine, l’INFN è attivo anche nel settore della fusione inerziale. La Commissione 5 che coordina le ricerche tecnologiche e lo sviluppo di applicazioni dell’Istituto ha finanziato il progetto FUSION, dedicato allo sviluppo di tecniche innovative per la fusione a confinamento inerziale, in collaborazione con ENEA e diverse università. Le attività sono state ulteriormente rafforzate grazie alla COST Action ProBono e proseguiranno con il progetto HiPER+RF, recentemente approvato come iniziativa di “Enabling Research” all’interno di EUROfusion. HiPER+RF mira alla progettazione concettuale di una nuova infrastruttura europea per la fusione laser. In questo ambito, il contributo dell’INFN riguarda in particolare lo sviluppo di diagnostiche di plasma avanzate, modelli di calcolo per la perdita di energia degli ioni nel plasma e la futura messa a disposizione del sistema laser I-LUCE per misure di grandezze fisiche e lo studio sistematico delle reazioni nucleari nel plasma.
Nel loro insieme, queste attività testimoniano il contributo dell’INFN allo sviluppo delle tecnologie per l’energia nucleare, sia nell’ambito della fusione sia in quello della fissione di nuova generazione, in collaborazione con enti di ricerca come ENEA e con il sistema universitario. Le competenze maturate nella ricerca fondamentale trovano applicazione in ambiti di rilevanza strategica, quali la sicurezza degli impianti, la gestione del ciclo del combustibile, il trattamento dei rifiuti radioattivi e il decommissioning degli impianti esistenti. A questo insieme di attività l’INFN ha dedicato il progetto strategico INFN-E, che inquadra e valorizza il contributo dell’Istituto allo sviluppo delle tecnologie per l’energia nucleare.

a cura di Ufficio Comunicazione INFN – COMUNICAZIONE ISTITUZIONALE E MEDIA