Fusione e fissione nucleare, processi radicalmente diversi - QdS

Fusione e fissione nucleare, processi radicalmente diversi

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Fusione e fissione nucleare, processi radicalmente diversi

sabato 23 Ottobre 2021 - 04:10

La fusione nucleare e la fissione nucleare sono due essenziali reazioni che lavorano sullo stato del nucleo capaci di sprigionare grandi quantità di energia

La fusione nucleare e la fissione nucleare sono due essenziali reazioni che lavorano sullo stato del nucleo capaci di sprigionare grandi quantità di energia. In una reazione di fusione nucleare, cominciando da nuclei di atomi molto leggeri, si vanno a costituire nuclei di atomi più pesanti creando una reazione che libera molta energia. Il contrario accade nella fissione nucleare dove si parte dal nucleo di un atomo con un elevato peso atomico per ottenere nuclei di atomi più leggeri, liberando l’energia. Questo è il processo alla base del funzionamento delle centrali nucleari a fissione. In questo elaborato proveremo a spiegare le differenze tra queste due forme di energia.

Partiamo analizzando il processo di fusione nucleare che si basa sull’unione tra loro di due o più nuclei di atomi leggeri, con massa e numero atomico molto basso, per ricavarne uno più pesante. Affinchè tale processo avvenga è essenziale l’avvicinamento di protoni tra loro, che però faranno certamente resistenza a causa delle forze repulsive tra cariche elettriche dello stesso segno. Per ottenere questa repulsione si deve portare la materia allo stato plasmatico, per mezzo di temperature che vanno anche oltre i 100 milioni di gradi. A queste temperature qualsiasi struttura si scioglierebbe, per tale motivo il plasma viene isolato nel vuoto all’interno di un campo magnetico. Una volta avviato il processo di fusione nucleare si produce più energia di quanta non sia servita per avviarlo, ottenendo le condizioni giuste per rendere continua la reazione esotermica e permettendole quindi di auto-alimentarsi.

Il Sole e le altre stelle funzionano secondo questo principio, sfruttando la fusione nucleare. Ogni secondo, nella nostra stella Sole, circa 564 tonnellate di Idrogeno vengono mutate in 560 tonnellate di Elio, mentre 4,5 tonnellate si trasformano in energia che, sotto forma di raggi gamma e particelle, ritorna lentamente in superficie per essere poi emanata in ogni direzione nello spazio e giungere in una minima parte sulla Terra.

Oggi la fusione nucleare è protagonista di importanti studi di progetti internazionali che mirano a riprodurre questa reazione sulla terra con lo scopo di creare grandi quantità di energia in modo economico e pulito. Il progetto di fusione nucleare più vicino a noi italiani e al quale il nostro paese stesso partecipa è Iter (International Thermonuclear Experimental Reactor), un reattore in costruzione e che è posizionato nel sud della Francia.

Nel fenomeno di fissione nucleare, processo inverso della fusione nucleare, nuclei di atomi pesanti sono instabili a particolari composizioni di protoni e neutroni, per questo motivo finiscono per dare origine alla scissione del nucleo in atomi più leggeri. A differenza della fusione nucleare, la fissione richiede così poca energia che avviene in modo spontaneo in natura. Per fissione nucleare si intende la rottura del nucleo in due o più frammenti più piccoli. I maggiori effetti del fenomeno sopracitato sono la liberazione di una grande quantità di energia e l’emissione contemporanea di 2 o 3 neutroni, che possono avere la funzione di veicolo di reazione, che provoca nuove fissioni nucleari e innesca quindi una reazione a catena.

L’energia che viene liberata durante i vari processi di fissione nucleare, se tenuta con attenzione sotto controllo, può essere utilizzata anche per produrre energia elettrica. Allo stesso modo la tecnologia degli armamenti nucleari può essere utilizzata per creare pericolosi ordigni in grado di devastare km quadrati in pochi secondi e danneggiare per decenni un territorio con le radiazioni liberate.

Giorgia Cultraro, Giuseppe Emulo, Diletta Piazza
III CL – I.I.S. Leonardo Da Vinci
Niscemi

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