PROGETTO INTERDISCIPLINARE
LA LIBERTÁ
III B
ECOLOGIA
TEMI ECOLOGIA
LA FISSIONE E LA FUSIONE NUCLEARE
INQUINAMENTO ELETTROMAGNETICO E ACUSTICO
BUCO DELL’OZONO E EFFETTO SERRA
LE PILE E LA RACCOLTA DIFFERENZIATA
LA DIFESA DELLA SALUTE
LA FISSIONE E LA
FUSIONE
NUCLEARE
ALCUNI TERMINI CHE CI SERVONO
PER CAPIRE …

Il numero atomico corrisponde al numero di protoni contenuti in un nucleo
atomico.

Il numero di massa è pari al numero di protoni e neutroni presenti in un atomo.

Il peso atomico o massa atomica è la massa di un atomo di un dato elemento.


Un isotopo è un atomo di uno stesso elemento chimico, e quindi con lo stesso
numero atomico, ma con differente numero di massa e massa atomica.
In ogni atomo il nucleo è formato da protoni carichi positivamente che tendono a
respingersi, ma sono resi stabili da una forza detta nucleare forte. A volte le
forze all'interno del nucleo non sono però perfettamente stabili e quindi il nucleo
emette una o più particelle. L’elemento di partenza tende quindi a trasformarsi
in altri elementi, radioattivi, emettendo delle particelle atomiche.
ESEMPIO
L'uranio è l'elemento chimico di numero atomico 92. L'uranio naturale è composto da
una miscela di tre isotopi radioattivi.
FISSIONE NUCLEARE: che cos’è?
La fissione nucleare consiste nella rottura del nucleo di un elemento
pesante (esempio uranio 235 o plutonio 239 ) in due nuclei di elementi
più leggeri. Questa reazione interessa prevalentemente elementi con
numero di massa superiore a 100, ma è molto più facilmente osservabile in
quelli aventi una massa intorno al valore di 230.
Quando l’elemento di partenza supera una certa dimensione (la
cosiddetta massa critica), i suoi atomi iniziano a decadere. Con il termine
massa critica si indica cioè la quantità di tale materiale necessaria
affinché una reazione nucleare a catena possa autosostenersi.
Ad esempio la massa critica dell'uranio 235 ha le dimensioni di una
pallina da tennis.
FISSIONE NUCLEARE: una catena
La fissione può
avvenire
spontaneamente
oppure essere
causata da un
bombardamento di
neutroni.
Come funziona la fissione?
Un neutrone colpisce un
nucleo di un atomo di uranio
235, quest'ultimo si spezza in
due frammenti lasciando
liberi nello spazio circostante
circa 2-3 neutroni che a loro
volta colpiscono altri atomi
determinando la "reazione a
catena" se gli altri atomi
nelle vicinanze sono posti in
quantità sufficiente (massa
critica).
http://www.youtube.com/watch?v=0v8i4v1mieU
FISSIONE NUCLEARE: Einstein
energia liberata
c = velocità della luce
spesso approssimata a
300 000 km/s
massa “persa”
I prodotti di fissione derivanti da
questi elementi possiedono una
massa
totale
leggermente
inferiore a quella del nucleo di
partenza; questa differenza di
massa è la causa dell'energia
prodotta nella reazione perché
la massa "persa" si trasforma in
energia, secondo l'equazione di
Einstein E = mc2.
FISSIONE NUCLEARE: Enrico Fermi
La prima fissione nucleare artificiale di un atomo
di Uranio della storia provocata dall’uomo ci fu il
22 ottobre del 1934 e fu ad opera di un gruppo
di fisici italiani guidati da Enrico Fermi, ma non si
accorsero di ciò che era avvenuto. Solo alla fine
del 1938 due chimici tedeschi dimostrarono che
un nucleo di uranio 235, qualora assorba un
neutrone può dividersi in due o più frammenti
dando così luogo alla fissione nucleare. Da lì in
poi per chimici e fisici iniziò a pendere forma
l’idea di utilizzare questo processo per costruire
centrali che producessero energia o usare ciò per
ordigni nucleari.
FISSIONE NUCLEARE e l’uomo
6 agosto 1945
Little Boy provocò circa
60.175 morti saliti a
100.000 negli anni
seguenti a causa delle
radiazioni. Nel 2002 i
colpiti dalle radiazioni
erano 285.000.
9 agosto 1945
Circa 30.000 persone
perirono all'istante per
l'esplosione nucleare di
Fat Man. Molte migliaia
di persone, inoltre,
morirono in seguito per
le radiazioni.
La fissione è la reazione
nucleare usata solitamente nei
reattori nucleari e nelle bombe
atomiche, quali gli ordigni
all’uranio (come quello che colpì
Hiroshima) o al plutonio (come
quello che colpì Nagasaki).
Tutte le bombe a fissione
nucleare vengono militarmente
etichettate come Bombe A.
CENTRALI NUCLEARI: positive?
Con centrale nucleare si intende generalmente una centrale
elettrica che, attraverso l'uso di uno o più reattori nucleari,
sfrutta il calore prodotto da una reazione di fissione nucleare a
catena autoalimentata e controllata per generare vapore a
temperatura e pressione elevate col fine di alimentare turbine
connesse ad alternatori e producendo quindi elettricità.
La fissione di 1
grammo di uranio
produce un
quantitativo di
energia pari a quella
ottenibile dalla
combustione di circa
2800 kg di carbone.
L'energia nucleare è stata proposta al fine di
ridurre le emissioni complessive di gas serra
e mitigare così l'effetto del riscaldamento
globale.
Le reazioni sono favorite da un moderatore (in genere grafite)
e rallentate o fermate da barre di boro o cadmio.
Il processo infatti deve essere continuamente monitorato per
evitare che la reazione a catena diventi troppo alta ed
incontrollabile. In quest'ultimo caso il calore generato sarebbe
troppo elevato per il reattore e per le strutture della centrale
nucleare.
CENTRALI NUCLEARI: negative?
L'impatto ambientale in caso di incidente grave in una centrale è una delle preoccupazioni
che riguardano l'uso civile dell'energia nucleare.
Non è tuttavia l'unico impatto possibile: anche l'estrazione, la purificazione e l'arricchimento
dell'uranio comportano notevoli impatti ambientali, non solo dal punto di vista della semplice
radioattività, ma anche in termini di consumo di risorse idriche ed energetiche nonché l'uso
di sostanze chimiche (fluoro, acido solforico) per l'attività di produzione del combustibile
nucleare. Il trasporto e lo stoccaggio delle scorie nucleari comporta infine notevoli rischi
potenziali.
Il procedimento di fissione nucleare produce materiali residui ad elevata radioattività che
rimangono estremamente pericolosi per periodi lunghissimi (fino a tempi dell'ordine del
milione di anni). Lo smantellamento di una centrale richiede tempi estremamente lunghi e
diverse volte superiori al tempo di costruzione e di funzionamento. Ad esempio per il reattore
di Calder Hall in Gran Bretagna, chiuso nel 2003, i lavori potranno terminare all'incirca nel
2115, cioè circa 160 anni dall'inaugurazione, avvenuta negli anni cinquanta. Naturalmente
deve anche essere trovato un sito atto ad accogliere le scorie ed i materiali provenienti dallo
smantellamento.
IMPATTO AMBIENTALE di un disastro
Il disastro di Fukushima è una serie di quattro distinti incidenti occorsi presso la centrale nucleare
omonima a seguito del terremoto e maremoto dell'11 marzo 2011.
L'incidente nella centrale di Fukushima ha sollevato discussioni in vari Stati del Mondo inerenti al
prosieguo o meno dell'utilizzo dell'energia nucleare (o della continuazione dei suoi programmi di
sviluppo).
http://www.articolotre.com/2013/10/fukushima-un-disastro-nucleare-superiore-100-volte-chernobyl/217930
http://blogeko.iljournal.it/fukushima-inizia-la-pericolosa-rimozione-del-combustibile-nucleare-dalla-piscina-pericolante/77820
FUSIONE NUCLEARE: che cos’è?
La fusione nucleare è il processo di
reazione nucleare attraverso il quale i
nuclei di due o più atomi vengono
compressi tanto da far prevalere
l'interazione forte sulla repulsione
elettromagnetica, unendosi tra loro e
andando così a generare un nucleo di
massa maggiore dei nuclei reagenti
nonché, talvolta, uno o più neutroni liberi.
Affinché avvenga una fusione, i nuclei
devono essere sufficientemente vicini e vi
devono essere temperature altissime.
FUSIONE NUCLEARE nel cielo
Il processo di fusione è il
meccanismo che alimenta
il Sole e le altre stelle;
all'interno di esse si
generano tutti gli elementi
che costituiscono l'universo
dall'elio fino all'uranio.
FUSIONE NUCLEARE: energia
Nella fusione nucleare la massa e
l'energia sono legate dalla
equazione
E=
Con un grammo di
deuterio e trizio si
potrebbe quindi
produrre l'energia
sviluppata da 11
tonnellate di carbone.
2
mc
infatti in questo tipo di reazione il
nuovo nucleo costituito e il
neutrone liberato hanno una
massa totale minore della somma
delle masse dei nuclei reagenti,
con conseguente liberazione di
un'elevata quantità di energia.
FUSIONE NUCLEARE: positiva?
La fusione nucleare, nei processi terrestri, è usata in
forma controllata nei reattori a fusione termonucleare,
ancora in fase sperimentale.
Si stanno effettuando
ingenti investimenti in
questo tipo di reattori
anche se si ritiene che i
primi impianti potranno
essere operativi solo
intorno al 2050.
La fusione nucleare controllata potrebbe risolvere la
maggior parte dei problemi energetici sulla terra,
perché potrebbe produrre quantità pressoché illimitate di
energia senza emissioni di gas nocivi o gas serra e con la
produzione di limitate quantità scorie radioattive.
La quantità di deuterio e trizio (isotopi dell’idrogeno
che possono innescare una fusione nucleare) ricavabile
da tre bicchieri di acqua di mare e due sassi di medie
dimensioni potrebbe supplire al consumo medio di
energia di una famiglia di 4 persone per molto tempo.
La fusione richiede temperature di lavoro elevatissime, tanto elevate da non poter essere contenuta in
nessun materiale esistente. Per raggiungere le alte temperature necessarie a innescare e sostenere la
reazione, vi sono varie tecniche possibili: tutte tecnologicamente complesse e dispendiose.
FUSIONE NUCLEARE: una soluzione?
Il primo reattore a fusione fredda è
italiano: “Forse il mondo cambierà
davvero”
L’ingegnere italiano Andrea Rossi ha
progettato l’E-Cat HT2, un reattore che
produce calore attraverso una fusione
“fredda”, ovvero una reazione di
natura nucleare che si realizza a
temperature e pressioni molto inferiori a
quelle della nota fusione nucleare
“calda”. Il cambiamento diventerebbe
una vera e propria rivoluzione se
l’invenzione di Rossi dovesse trovare
ulteriori conferme. “Ulteriori” perché le
prime già sono arrivate.
FUSIONE NUCLEARE: negativa?
La fusione nucleare, nei processi terrestri,
è usata in forma incontrollata per le
bombe a idrogeno.
La bomba all'idrogeno o bomba H è
una bomba a fissione - fusione - fissione
in cui una normale bomba atomica, che
serve da innesco, viene posta all'interno
di un contenitore di materiale fissile
insieme ad atomi leggeri. Quando la
bomba A esplode, innesca la fusione
termonucleare dei nuclei degli atomi
leggeri; questo processo provoca a sua
volta la fissione nucleare del materiale
che la circonda.
INQUINAMENTO
ELETTROMAGNETICO
E ACUSTICO
ELETTROMAGNETISMO
Le antenne trasmittenti sono dispositivi
in cui le cariche elettriche vengono
messe in movimento in modo tale da
generare onde elettromagnetiche che
vengono captate dalle antenne
riceventi.
RADIO, TELEVISIONE, CELLULARI, WIFI,
FORNO A MICROONDE SATELLITI,
RADAR, RADIOGRAFIE
ELETTROMAGNETISMO:
inquinamento!
Siamo circondati da un mare di onde
elettromagnetiche  ELETTROSMOG
Inquinamento invisibile
Effetti negativi sul corpo umano (dopo
molto tempo)
Effetto termico:
un’onda
assorbita dal
corpo lo
riscalda
Disfunzioni
nervose o
fisiologiche
Riduzione
difese
immunitarie
Formazione
di tumori
ELETTROMAGNETISMO: studi
L'esistenza di un rischio rilevante per la salute è a tutt'oggi complessa e
controversa, vista anche la dimensione e la durata degli studi epidemiologici.
Uno studio epidemiologico serio e affidabile
richiede:
• un campione statistico scelto accuratamente;
• un tempo di studio molto lungo (10-15 anni) in
quanto oltre agli effetti diretti a breve periodo di tali
radiazioni si tratta di studiare gli effetti statistici a
medio e lungo termine;
• ingenti investimenti finanziari;
La ricerca finanziata da privati è guardata con scetticismo poiché un privato in
genere è restio a sostenere risultati sfavorevoli ai propri interessi economici.
Gli studi che sostengono di aver trovato correlazioni statistiche significative sono
spesso contestati sulla base della presunta non significatività statistica del
risultato, dovuta principalmente alla ristrettezza del campione scelto o a tempi
di studio non sufficientemente lunghi.
ELETTROMAGNETISMO: prevenzione
e rimedi
ALCUNI
CONSIGLI
• Non camminare e sostare nei pressi di cavi ad alta
tensione o ripetitori
• Non tenere apparecchiature elettriche vicino alla testa
quando dormi
• Limita l’uso del cellulare
La legge quadro 36/01 prevede per le intensità dei campi:
(1) un limite di esposizione;
(2) un valore di attenzione;
http://www.parlamento.it/parlam/leggi/01036l.htm
(3) un obiettivo di qualità.
L'ente ARPA (Agenzia Regionale Protezione Ambiente)
coordina campagne di misura di elettrosmog a
campione in diverse località italiane o su richiesta delle
autorità locali o della popolazione.
http://www.arpa.emr.it/
INQUINAMENTO ACUSTICO:
che cos’è
L'inquinamento acustico è causato
da un'eccessiva esposizione a suoni e
rumori di elevata intensità.
FABBRICHE
CANTIERI
AEROPORTI
AUTOSTRADE
TRAFFICO
STRADALE
AFFOLLAMENTO
(CONCERTI ..)
INQUINAMENTO ACUSTICO:
danni
Gli effetti del rumore sull'uomo sono molteplici e possono essere distinti in:

effetti di danno (alterazione non reversibile di un organo o di un sistema)

effetti di disturbo (alterazione temporanea di un organo o di un sistema)

sensazione di scontento o di fastidio generico  irritabilità, ansia, stress,effetti
di disturbi sul sonno (provocati dall’inquinamento URBANO)
Il DECIBEL (dB) è
l’unità di misura delle
intensità sonore.
0 dB = soglia
dell’udito (minima
intensità percepibile)
120 dB = soglia del
dolore
INQUINAMENTO ACUSTICO:
rimedi
In Italia esistono quattro leggi contro l'inquinamento acustico.
ALCUNI RIMEDI
Pavimentazioni stradali che attutiscono
il rumore
Pannelli murari che isolano le abitazioni
Finestre con doppi vetri
DA PARTE NOSTRA:
Non tenere alto il volume di tv e radio
Non fare schiamazzi in luoghi pubblici
Non compiere attività rumorose nelle ore
dedicate al riposo
BUCO DELL’OZONO
E EFFETTO SERRA
BUCO DELL’OZONO: che cos’è?
La stratosfera terrestre contiene una concentrazione
alta di ozono (O3) un gas che rappresenta un vero e
proprio schermo nei confronti delle pericolose
radiazioni ultraviolette (raggi UV) provenienti dal sole.
Ogni anno, durante la primavera dell’emisfero
australe, la concentrazione dell’ozono stratosferico
nell’area situata in prossimità del Polo Sud diminuisce
a causa di variazioni naturali. Purtroppo, a causa
degli inquinanti rilasciati in atmosfera, sin dalla metà
degli anni settanta questa periodica diminuzione è
diventata sempre più grande, tanto da indurre a
parlare del fenomeno come del “buco dell’ozono”
assottigliamento dello strato di ozono
BUCO DELL’OZONO: i rischi
Una
riduzione
dell’effetto
schermante dell’ozono comporta
un conseguente aumento dei
raggi UV che giungono sulla
superficie della Terra. Nell’uomo
l’eccessiva esposizione a questi
raggi è correlata ad un aumento
del rischio di cancro della pelle,
inoltre i raggi ultravioletti
possono causare una inibizione
parziale della fotosintesi delle
piante.
BUCO DELL’OZONO: le cause
Cosa ha provocato questo
assottigliamento nello strato
dell’ozono?
I clorofluorocarburi (CFC): composti
chimici contenuti nelle bombolette
spray e negli impianti refrigeranti
ed utilizzati dagli anni ‘70 fino agli
anni ‘90.
Queste particelle si dividono a
contatto con i raggi del sole e
“mangiano” le particelle di ozono.
BUCO DELL’OZONO: risolto?
Fortunatamente questo fenomeno è in netto miglioramento.
I modelli di previsione dicono che il buco dell’ozono sopra
l’Antartico si chiuderà nei prossimi decenni.
EFFETTO SERRA:
che cos’è
SURRISCALDAMENTO
DEL PIANETA
CHE COS’È?
http://www.youtube.com/watch?v=D_
ElsAGzT2A
EFFETTO SERRA:
le cause
I GAS SERRA sono quei gas presenti in
atmosfera che sono trasparenti alla radiazione
solare in entrata sulla Terra ma riescono a
trattenere la radiazione infrarossa emessa
dalla superficie terrestre.
RIVOLUZIONE
INDUSTRIALE
Anidride carbonica
Metano
Clorofluorocarburi
Protossido di azoto
EFFETTO SERRA:
le conseguenze
Aumento
temperatura
terrestre
Fusione
ghiacciai
Nubifragi
uragani
alluvioni
Sconvolgimento
ecosistemi
EFFETTO SERRA:
i rischi per il futuro
Si prevede in questo secolo un aumento
della temperatura da 1,5° a 5° C.
UN VERO DISASTRO
Ulteriore
ritiro
ghiacciai
Avanzata
dei deserti
Aumento livello
del mare
(9-98 cm)
Aumento
malattie
Diminuzione
disponibilità
acqua
Dal 1997 al 2005 per
entrare in vigore
USA circa
36%
emissioni C02
EFFETTO SERRA:
qualche rimedio MA…
Il trattato prevede l’obbligo di operare una riduzione
delle emissioni di elementi d’inquinamento.
È stato esteso fino al 2020.
“Quello che diamo per scontato potrebbe non
essere qui per i nostri figli.” Al Gore
LE PILE E LA
RACCOLTA
DIFFERENZIATA
LE PILE: dove buttarle?
Le pile e batterie scariche vanno gettate esclusivamente nei
contenitori appositi presso negozi, scuole ecc.
Non possono esser gettate insieme ad altri materiali perché sono
rifiuti pericolosi che contengono materiali tossici come mercurio e
cadmio. Sono un rischio per la salute umana e l’ambiente e
potrebbero persino scoppiare e provocare incendi.
Una pila contiene circa un grammo di mercurio, quantità più che
sufficiente per inquinare 1.000 litri di acqua.
Per pile e accumulatori portatili si intendono sia quelle “usa e
getta” sia quelle ricaricabili, che usiamo per i telefonini, le
videocamere o i notebook.
LE PILE
Dal 1°gennaio 2009, in virtù del D.Lgs. 188, datato 20
Novembre 2008, è stato esteso in Italia l'obbligo di recupero
alle pile e agli accumulatori non basati sull'uso di piombo
bensì sull'impiego di altri metalli o composti. Tale decreto
recepisce e rende effettiva la direttiva europea 2006/66/CE.
Le pile subiscono svariati e complessi processi chimico-fisici di trattamento
che hanno come obiettivo finale il recupero dei metalli che li costituiscono
da poter impiegare in nuovi processi produttivi. In questo modo, oltre ad
evitare la dispersione nell’ambiente di componenti pericolose e
potenzialmente tossiche, si risparmia anche in termini di mancato utilizzo di
nuove materie prime. Gli impianti dedicati a queste tipologie di pile sono
localizzati prevalentemente all’estero.