LA FISSIONE NUCLEARE
In seguito ai primi studi sul bombardamento di
atomi di Uranio con neutroni lenti da parte di un gruppo di
fisici romani guidato da Enrico Fermi, due fisico-chimici
tedeschi, Hahn e Strassmann, riuscirono ad evidenziare che un
nucleo di uranio, colpito da un neutrone, può rompersi in due
frammenti secondo un processo chiamato fissione nucleare.
Nella fissione nucleare,
l'urto neutrone-nucleo pone il bersaglio in rapida vibrazione.
Il nucleo, può talvolta rompersi in due frammenti radioattivi
che sfuggono in direzioni opposte. L'energia liberata dalla
rottura di 1 nucleo di U235 è di 211,5 MeV, una
quantità elevatissima calcolabile tramite la formula E=mc2
in cui m è la differenza di massa tra l'atomo originale di
uranio e la somma delle masse dei due frammenti rimanenti,
mentre c è la costante che rappresenta la velocità della luce
del vuoto (300.000 m/s). In un comune processo di combustione,
l'ossidazione di un atomo di carbonio fornisce un'energia di
circa 4 eV.
Fermi e altri fisici notarono che la scissione
di un nucleo forma due elementi di massa atomica inferiore
all'elemento originale ed è accompagnata dall'emissione di
neutroni (in media 2,5) secondo la reazione . I nuovi neutroni
si comportano a loro volta come proiettili che colpiscono gli
atomi vicini di uranio, dando origine ad una reazione a catena.
La fissione nucleare è il procedimento su cui
si basano i reattori nucleari e le bombe atomiche (o, meglio,
nucleari). Affinché una reazione, una volta innescata, possa
automantenersi è necessario che per ogni nucleo fissionato
almeno uno dei neutroni prodotti vada a provocare un'altra
fissione. La più piccola quantità di materiale fissile
necessaria per autosostenere una reazione a catena, per cui
risulta R=NEUTRONI PRODOTTI / NEUTRONI PERDUTI = 1, è detta
massa critica. L'uranio si trova in natura come
miscela di due isotopi: U238 e U235 in
rapporto di 150 a 1, e solo il secondo è fissile. E' quindi
necessario considerare che, in una reazione, la presenza di
impurità e di alcuni atomi di U238 può bloccare
alcuni neutroni e se R < 1 la reazione tende a fermarsi. Al
contrario, se risulta R > 1, si stabilisce una catena
incontrollata di reazione nucleari il cui sviluppo energetico
porta ad una forte azione esplosiva.
La fissione nucleare ha il difetto,
particolarmente sentito nell'ambito della produzione energetica,
di rilasciare scorie radioattive, derivate dal decadimento
dell'uranio. Per ovviare a questo problema, i fisici stanno
studiando un nuovo metodo per ottenere energia dalla
manipolazione degli atomi: la
fusione.
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