CHE COS’E’ IL NUCLEARE
Circa il 7% del fabbisogni energetico mondiale è
soddisfatto dalle centrali nucleari. L’energia
nucleare è una forma di energia che deriva da
profonde modificazioni della struttura stessa
della materia. La materia si può trasformare in
energia secondo la legge di Einstein E=mc2 da cui
si ricava che anche con un valore di masse molto
piccolo moltiplicato per un numero molto grande
si può ricavare una quantità di energia
elevatissima. Due sono i processi che possono
produrre energia nucleare: la fissione e la
fusione.
FISSIONE NUCLEARE
• Il processo utilizzato dalle centrali nucleari è la fissione
nucleare che consiste nella scissione del nucleo di un atomo
in due parti che sommate non raggiungono la massa
originaria poiché la massa mancante si è trasformata in
energia in forma di calore secondo la legge E = mc2. Due
atomi adatti al processo di fissione sono l’uranio 235 e il
plutonio 239. Tuttavia, poiché in natura l’isotopo radioattivo
dell’ U 235 è presente in piccole quantità, necessita di un
“arricchimento”, un processo in cui il nucleo originario viene
bombardato da un neutrone e in seguito all’impatto si
spezza liberando neutroni che colpiscono altri atomi
innescando una reazione a catena. Il prodotto di tale
reazione sono atomi instabili ovvero radioattivi; per
raggiungere la stabilità devono presentare un decadimento
LE CENTRALI NUCLEARI
• Se si permette alla reazione di fissione nucleare di procedere
in modo incontrollato, la grande quantità di energia rilasciata
scatena un’esplosione atomica; è il meccanismo sfruttato
dalle bombe atomiche sganciate a Hiroshima e Nagasaki.
Nelle centrali nucleari, al contrario, la reazione di fissione, che
avviene nel reattore o core, viene controllata così da ottenere
una reazione a catena controllata che sprigiona grandi
quantità di calore che servono a generare vapore
surriscaldato che mette in rotazione una turbina a vapore
collegata a un generatore di corrente, l’alternatore, che
produce energia elettrica. Il controllo della fissione avviene
mediante barre di controllo che vengono inserite quando si
vuole diminuire la produzione di energia.
ESPERIMENTI SUL NUCLEARE
• Il primo test nucleare della storia è stato il Trinity, avvenuto nel poligono
di Alamogordo nel deserto di Jornada del Muerto nel Nuovo
Messico, USA, il 16 luglio 1945 alle ore 5:29:45 nell'ambito delProgetto
Manhattan di cui fu direttore Fermi. Dopo le esplosioni di Hiroshima e
Nagasaki, mano a mano che nuovi Stati si aggiungevano a quello che
sarebbe poi stato chiamato il "club nucleare" e la guerra fredda spingeva
verso l'alto il numero delle armi nucleari in un'escalation dominata da
USA e URSS, le esplosioni atomiche o nucleari di test si sono moltiplicate.
• All'inizio le esplosioni venivano condotte con poco riguardo per
l'ambiente a causa di una non perfetta conoscenza degli effetti a lungo
termine delle radiazioni nucleari e forse anche per una sorta di euforia
collettiva di fronte alla potenza di questa nuova tecnologia[senza fonte]. In
questa fase i test nucleari venivano condotti principalmente sul terreno
aperto o nell'atmosfera, per verificare la dinamica delle esplosioni
nucleari ed i loro effetti su cose e persone, progettare nuove armi
nucleari e studiare il successivo falloutr adioattivo, che è molto maggiore
se l'esplosione nucleare avviene al suolo o sulla superficie del mare.
BOMBA ATOMICA
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La bomba nucleare o bomba A, più propriamente bomba a fissione nucleare incontrollata,
è un'arma di distruzione di massa, un ordigno esplosivo, appartenente al gruppo delle armi
nucleari, la cui energia è prodotta dalla reazione nucleare a catena incontrollata di fissione
nucleare, cioè la divisione, spontanea o indotta, del nucleo atomico di un elementopesante
in due o più frammenti.
La reazione a catena avviene, appunto, in forma "incontrollata" (rapidissimamente
divergente) in una massa di uranio 235 o di plutonio 239 altamente concentrati. Nell'istante
in cui la massa viene resa "super-critica", essa libera altissime quantità di energia in
brevissimo tempo e dà vita all'esplosione stessa e ai suoi devastanti effetti.
Si differenzia dunque dai processi nucleari a catena che avvengono in un comune reattore
nucleare per la produzione di energia elettrica dove invece la reazione nucleare viene
mantenuta, per ovvi motivi tecnici e di sicurezza, al di sotto di una soglia di criticità in uno
stato stabile ovvero controllato senza alcuna possibilità di esplosione nucleare.
Nell'uso comune talvolta il nome "bomba atomica" è impropriamente impiegato per
altre armi nucleari di potenza simile o superiore, includendo così anche le bombe che
utilizzano l'altro tipo di reazione nucleare, la fusione termonucleare dei nuclei di elementi
leggeri.
Il termine "bomba atomica" nella classificazione originaria di "bomba A" indicava
propriamente solo le bombe a fissione. Quelle che invece utilizzano la fusione
termonucleare sono chiamate bombe H o bombe all'idrogeno, o anche raggruppate nella
definizione di "armi termonucleari".
La bomba atomica è peraltro componente fondamentale della stessa bomba H in quanto
permette di raggiungere gli altissimi valori di pressione e temperatura indispensabili per
innescare la reazione di fusione termonucleare.
FUSIONE NUCLEARE
• L’energia nucleare ottenuta dal processo di fusione costituirebbe la
risoluzione al problema fondamentale riguardante le energie
rinnovabili in sostituzione ai combustibili fossili. La fusione nucleare
è un tipo di reazione che avviene nel Sole e in tutte le stelle e si
basa sull’unione di atomi leggeri che si fondono a formare nuclei di
atomi più pesanti (ciclo di Beethe o reazione della catena protoneprotone: p + p 2H  2H + e+ + v, secondo cui l’unione di due
atomi di idrogeno leggero, il prozio, producono un atomo pesante, il
deuterio, che, legandosi con un altro prozio, produce un atomo di
elio con emissione di raggi γ e raggi x). I punti vantaggiosi: 1)
L’isotopo radioattivo dell’idrogeno utilizzabile è abbondante in
natura; 2) il processo non richiede il trasporto di materiale
radioattivo e non produce gas serra; 3) non si verificano reazioni a
catena che intensificherebbero il rischio di una perdita del controllo.
PRO E CONTRO
Vantaggi:
Assenza di emissioni di CO2: Questo gas serra
contribuisce notevolmente al riscaldamento globale;
Equilibrio economico: Il nucleare riduzione
l’importazione del petrolio e dunque la dipendenza
delle economie da esso;
Maggiore stabilità politica: Il petrolio è prodotto in paesi
ad elevata instabilità politica (Medio Oriente) che
rischia di trasmettersi anche nei paesi fortemente
dipendenti dall’importo del petrolio;
Svantaggi:
Conseguenze in caso di incidente: In seguito all’incidente avvenuto a
Chernobyl (1986) che a causa di fughe di materiale radioattivo ha
provocato diversi casi di intossicazioni ,decessi e disastri ambientali , un
referendum popolare italiano ha deciso di chiudere le centrali nucleari
attive;
Le scorie nucleari: E’ particolarmente difficile trovare depositi sicuri per
questi materiali impossibili da distruggere;
Localizzazione centrali nucleari e proteste locali: Il processo di localizzazione
è molto difficoltoso perché nessuna comunità locale accetta di sacrificare
il proprio territorio per ospitare i rifiuti nucleari;
Terrorismo: Le centrali nucleari presentano il rischio di diventare oggetto di
atti di terrorismo o bombe sporche;
Il trasporto di materiale nucleare: Rappresenta uno degli aspetti più critici
della questione “sicurezza”. Durante il trasporto infatti sussiste il rischio
di incidenti e attentati terroristici.
IL NUCLEARE IN MEDICINA
•
La medicina nucleare è quella branca della medicina che utilizza sostanze
radioattive (radiofarmaci) in diagnostica e in terapia. Le metodiche diagnostiche
consistono nello studio della fissazione di un radionuclide legato a una molecola,
che "mima" l'attività metabolica di un tessuto organico o si fissa a quest'ultimo
mediante l'interazione con opportuni recettori. La terapia radiometabolica si
effettua impiegando sostanze che, legandosi ai tessuti patologici con meccanismi
simili ai farmaci usati in campo diagnostico, consentono di colpirli in maniera
selettiva e con un'alta dose di radiazioni ad alto LET (come le particelle beta meno)
risparmiando in larga misura i tessuti sani. Per approfondire gli aspetti fisici,
biologici e radioprotezionistici che riguardano le interazioni della radiazioni con la
materia si raccomanda la lettura delle voci radiazioni
ionizzanti, radiobiologia e radioprotezione. Il radionuclide più utilizzato è
il tecnezio-99m, che emette radiazioni gamma con energia di 140 KeV (ottimali per
la gamma camera) ed ha un'emivita di circa 6 ore, compatibile con la durata degli
esami ma comunque abbastanza breve da consentire una limitata irradiazione del
paziente e della popolazione. Il 99mTc viene prodotto tramite un generatore
99Mo-99mTc che ne garantisce un'ottima disponibilità.
IL FUTURO è LA FUSIONE
• La fusione nucleare è veramente pulita, non può portare a reazioni a
catena incontrollate, ma soprattutto non consente un rilascio di un
grande quantitativo di energia in modo istantaneo, ma molto graduale e
quindi perfettamente gestibile. Come riuscire a ottenerla senza investire
un’energia di ingresso uguale se non superiore a quella in uscita è
tuttavia ancora oggetto di studio.'è bisogno di più energia per l'innesco,
la reazione di fusione nucleare mette però in gioco potenze
enormemente più grandi di quelle chimiche.
• “In laboratorio non possiamo utilizzare le stesse reazioni che avvengono
nel Sole, perché ciò richiederebbe una massa grande come quella di una
stella, cioè assai più grande del nostro stesso pianeta –spiega il
ricercatore Roberto Cesario- Questo limite esclude la possibilità di
utilizzare la cooperazione della forza gravitazionale e dell’interazione
nucleare debole: possiamo contaresolo sulla forza elettromagnetica, per
riscaldare e comprimere l’idrogeno, e l’interazione nucleare forte che
rende disponibile l’energia di fusione. Insomma dobbiamo cercare di
produrre energia come fa una stella ma con solo due forze fondamentali,
e senza sapere se un tale fuoco possa davvero esistere sulla Terra. Ecco
perché la ricerca sull’energia da fusione nucleare rappresenta la sfida
scientifica, non solo tecnologica, più ambiziosa che l’uomo abbia mai
concepito”.