L'ENERGIA NUCLEARE
(IDROGENO
L'ENRGIA NUCLEARE
(IDROGENO)
L'ENERGIA NUCLEARE (IDROGENO):
Per il nucleare si può' utilizzare l’idrogeno, l’elemento più
leggero esistente in natura: facendo fondere, cioè unire, due
suoi isotopi (atomi con lo stesso numero di elettroni ma
diverso numero di neutroni) si ottiene l’elio. Nel contempo
sparisce una parte di materia che si trasforma in una grande
energia.
Per fare la fusione servono condizioni eccezionali: infatti i
nuclei devono essere sottoposti a una fortissima pressione ed
essere scaldati a una temperatura superiore a milioni di °C.
Queste condizioni si verificano in natura solo nel sole.
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Infatti l’energia che irradia nello spazio deriva da una reazione
termonucleare che porta alla «fusione» dell’idrogeno. Nel
1954 fu esplosa la prima bomba H, ovvero una fusione
«incontrollata» dell’idrogeno, che polverizzò l’atollo di Bikini
che si trovava in pieno Oceano Pacifico.
La fusione in forma «controllata» dentro un reattore per
produrre il vapore per le turbine non è ancora stata
realizzata, ma scienziati e tecnici vi stanno lavorando.
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IL REATTORE A FUSIONE:
Fino a oggi sono stati costruiti alcuni reattori sperimentali per
la fusione nucleare, come l’inglese ZETA, il russo Tokamak, il
JET . Ma nessuno ha avuto successo. Il problema è come
realizzare un contenitore capace di mantenere «confinato»
l’idrogeno alle temperature estreme che rendono possibile la
fusione dei nuclei. Attualmente esiste il progetto
internazionale ITER, con partner Cina, Unione Europea,
Giappone, Russia, Corea del Sud e Stati Uniti. La macchina
sarà costruita in Francia e, se tutto andrà secondo i piani, ci
si aspetta di creare il primo «plasma» nel 2016.
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LA FUSIONE NUCLEARE:
La fusione nucleare consiste nel fondere due nuclei
leggeri per formarne uno pesante. Il processo è
analogo a quello che avviene nel Sole e nelle stelle e
potrebbe essere prodotto artificialmente anche
sulla Terra.
Oltre alla formazione di nuovi elementi, la fusione
nucleare comporta la formazione di una grandissima
quantità di energia. Per poter fondere due nuclei
bisogna avvicinarli vincendo la forza di repulsione
che esiste tra i protoni
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Dalla fusione nucleare si ottiene un'enorme quantità di
energia, dovuta al difetto di massa: una volta che i
due atomi si fondono, la loro massa non è pari alla
somma delle masse dei due nuclei, ma minore. La
differenza tra la somma delle masse di partenza e la
massa finale si è convertita in energia seguendo la
legge di Einstein la quale afferma che l'energia
prodotta è uguale alla massa per il quadrato della
costante: c(E = mc2).
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Gli elementi più idonei per la fusione sono gli isotopi
dell'idrogeno (Dueterio eTrizio), dalla quale fusione
si otterrebbe un atomo di elio ed un neutrone libero.
L'importanza della Fusione non consiste solo
nell'energia prodotta che risulta essere maggiore di
quella della fissione nucleare, ma consiste nel fatto
che è un energia pura ovvero i prodotti della fusione
non sono radioattivi come quelli della fissione,
inoltre l'idrogeno è un elemento che sul nostro
pianeta si può trovare facilmente e con i minimi costi
(si pensi al mare che ne è pieno).
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LA FUSIONE COME FONTE DI ENERGIA:
Negli ultimi sessant'anni è stato profuso un notevole sforzo
teorico e sperimentale per mettere a punto la fusione
nucleare per generare elettricità e anche come sistema di
propulsione per razzi, ben più efficiente dei sistemi basati
su reazioni chimiche o sulla reazione di fissione.
Al momento il progetto più avanzato verso la realizzazione di
energia elettrica da fusione è ITER: un reattore a fusione
termonucleare (basato sulla configurazione di tipo tokamak).
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CONFINAMENTO INERZIALE:
Il combustibile nucleare può essere compresso all'ignizione con
un bombardamento di fotoni, di altre particelle o tramite
un'esplosione. Nel caso dell'esplosione, il tempo di
confinamento risulterà essere abbastanza breve. Questo è il
processo usato nella bomba all'idrogeno, in cui una potente
esplosione provocata da una bomba a fissione nucleare
comprime un piccolo cilindro di combustibile per fusione.
Nella bomba all'idrogeno, l'energia sviluppata da una bomba
nucleare a fissione viene utilizzata per comprimere il
combustibile, solitamente un miscuglio di deuterio e trizio,
fino alla temperatura di fusione.
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L'esplosione della bomba a fissione genera una serie di raggi X
che creano un'onda termica che propagandosi nella testata
comprime e riscalda il deuterio e il trizio generando la
fusione nucleare.
Altre forme di confinamento inerziale sono state tentate per i
reattori a fusione, incluso l'uso di grandi laser focalizzati su
una piccola quantità di combustibile, o usando gli ioni del
combustibile stesso accelerati verso una regione centrale.