Referendum, Guida al Voto Consapevole: La Scissione Nucleare - VIDEO

Essendo ormai prossimi i referendum che si terranno il prossimo 12 e 13 giugno, ho pensato di illustrare con vari articoli, nella maniera più  semplice possibile, cosa siano gli impianti nucleari e quali sono i rischi ed i costi connessi.

Mi scuseranno pertanto tutti i tecnici se la mia trattazione del tema è approssimata.

Nel primo articolo parlerò dell’energia nucleare.

Che cos’è l’energia nucleare?

Per comprendere cosa sia bisogna parlare prima di atomi. In maniera estremamente approssimata e schematica, l’atomo è composto da un nucleo, attorno al quale ci sono elettroni, che hanno una carica elettrica negativa.

Il nucleo è costituito essenzialmente da protoni, che hanno una carica positiva, e neutroni, che non hanno alcuna carica.

Protoni e neutroni sono molto più pesanti degli elettroni e di altre particelle che si trovano nel nucleo.

Il numero di protoni dà il numero atomico ed il numero di protoni e di neutroni dà il peso atomico (molto approssimativamente, in realtà si chiama numero di massa ma per semplificazione confonderemo questi due termini)

L’atomo più semplice è l’idrogeno, che è composto da un protone ed un elettrone.

Pertanto ha numero atomico 1 e peso atomico 1 (approssimato).

Gli atomi possono però avere un numero di neutroni variabile. Atomi con lo stesso numero atomico ma con diverso numero di neutroni, e quindi con diverso peso, si chiamano isotopi.

L’idrogeno, che come isotopo senza neutroni viene chiamato anche prozio, ha altri due isotopi, uno con un neutrone, che si chiama deuterio (peso atomico 2), ed uno con due neutroni, che si chiama trizio (peso atomico 3). Deuterio e trizio sono molto meno abbondanti dell’idrogeno senza neutroni (prozio).

Dopo l’idrogeno l’atomo più leggero è l’elio (da Elios, sole) che ha un numero atomico 2, perché ha due protoni ed un peso atomico 4 perché ha anche due neutroni.

Gli atomi più pesanti spesso non sono stabili e si possono dividere in più parti.

Questo processo si chiama fissione spontanea. Alla fissione è associata la radioattività. Gli atomi di Uranio, ad esempio, hanno questa caratteristica.

L’Uranio, che ha un numero atomico 92, cioè 92 protoni, ha vari isotopi; i più comuni sono quello che ha peso 238, appunto Uranio 238, che è il più abbondante in natura, e poi l’Uranio 235,che in natura si trova in quantità di circa 0,7% dell’Uranio 238. Perché si rompano spontaneamente metà degli atomi di Uranio 238 sono necessari 4.510.000.000 anni. Per l’Uranio 235 questo tempo è invece di 703.800.000. Questi tempi vengono chiamati tempi di dimezzamento.

Come si vede l’Uranio 235 decade molto più velocemente di quello 238.

Inoltre la fissione, cioè la rottura di un nucleo di un atomo, può essere di molto accelerata bombardandolo con neutroni.

Il combustibile nucleare principale è l’Uranio 235. Poiché però si trova in natura misto ad altri isotopi, specialmente il 238, deve essere arricchito. Per i reattori nucleari l’arricchimento porta la percentuale di Uranio 235 da circa 0,7% ad un valore compreso tra il 2 ed il 7%. Per costruire la bomba atomica l’arricchimento è generalmente molto maggiore, circa l’80-85%.

Quando si bombarda l’Uranio 235 con neutroni si ottiene la fissione, cioè la rottura dell’atomo.

L’atomo di Uranio 235 rompendosi produce atomi più leggeri, neutroni e radiazioni.

Nelle reazioni nucleari si ha produzione quindi di:

- Raggi Alfa, che sono sostanzialmente dei nuclei di Elio

- Raggi Beta, che sono sostanzialmente degli elettroni

- Raggi Gamma, che sono invece fotoni, cioè senza massa come la luce, ma con grande energia, generalmente superiore a quella dei Raggi X.

Inoltre il peso dei prodotti della fissione è inferiore a quello dell’Uranio + del neutrone, si è avuta cioè la trasformazione di una parte di materia in energia, secondo la famosissima legge di Einstein:

E=mc² (energia = massa x velocità della luce al quadrato).

Si comprende subito che basta che una piccolissima quantità di materia per ottenere una enorme quantità di energia.

Poiché la fissione di un atomo di Uranio produce 2 o 3 neutroni, l’Uranio stesso può costituire fonte di neutroni per bombardare altri atomi di Uranio. Se l’Uranio emettesse soltanto un neutrone, ogni atomo che si rompe ne farebbe rompere soltanto un altro. Poiché invece ne emette più di uno, ogni atomo può farne rompere almeno due, questi 2 ne faranno rompere 4, poi 8, poi 16, poi 32 e così via. Si ha cioè una reazione a catena.

Se si riesce ad avvicinare in un tempo molto breve una quantità di circa 50 kg di Uranio arricchito ad oltre l’80%, in modo da essere sicuri che tutta la massa e non solo la superficie venga raggiunta velocemente dai neutroni, cercando appunto di concentrarli, senza disperderli all’esterno, si ha un’esplosione, che è ciò che avviene con una Bomba Atomica. La quantità necessaria perché ciò avvenga si chiama massa critica. La reazione è quindi una reazione a catena incontrollata

In un reattore nucleare, come vedremo meglio in seguito, la reazione viene controllata in modo venga prodotta energia.

Non tutti i neutroni però servono alla fissione nucleare. Alcuni di questi colpiscono l’Uranio 238 che è quello maggiormente presente nei reattori che si trasforma in Uranio 239.

L’Uranio 239 spontaneamente ed in un tempo brevissimo si trasforma in Plutonio 239 (numero atomico 94).

Il Plutonio 239 è molto più radioattivo dell’Uranio ed ha un tempo di dimezzamento di oltre 24.000 anni. La massa critica del Plutonio è di circa 10kg. Il Plutonio è il materiale maggiormente adoperato per le bombe atomiche. È poco presente in natura e si ricava appunto dai reattori nucleari. La bomba atomica che colpì Hiroshima era all’Uranio, quella molto più potente che colpi Nagasaki era al Plutonio.

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Alessandro Parisi
Redazione Freebacoli
freebacoli@live.it

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