Approfondimenti

Le due facce del Nucleare

Fusione e Fissione a confronto.

L’ultimo articolo mostrava la riuscita di un processo di fusione nucleare al MIT per ben due secondi(non l’hai ancora letto?! Lo trovi qui! Nuovo record per la fusione nucleare!). Ma siamo certi di aver compreso a fondo l’importanza della fusione nucleare? Proveremo allora oggi ad immergerci ancora di più nel mondo della fisica nucleare guardando cosa accade durante un processo di fusione e mettendolo a confronto con un altro processo, altrettanto importante: la fissione nucleare.

Per capire cosa accade durante un processo di fusione, abbiamo però bisogno di richiamare una piccola famosa formuletta trovata da Einstein; una formula che avrete ormai trovato ovunque! Stiamo parlando di:

emc2

Cosa ci sta dicendo? Vuol dire in parole povere che anche la massa di un corpo è una forma di “energia”, solo in uno stato diverso. Non c’è da essere sorpresi; se facciamo cadere per terra il tappo di una penna difficilmente romperemo il pavimento.. prova invece facendo cadere una palla da bowling!(Aspetta aspetta.. stavo scherzando! Fidati e non provare. Se poi vuoi una scusa per rifare il pavimento di casa…). Se al posto di tappi e palle da bowling prendiamo delle particelle(o atomi), il risultato sarà lo stesso. Vediamo come.

Fusione Nucleare

Questo fenomeno, quello che abbiamo detto permettere al sole di bruciare, prevede che a temperature molto molto alte, due atomi aventi masse molto diverse riescano a “fondersi” l’uno con l’altro. Non importa se i due tentino di respingersi. Il calore e la pressione sono così alti da riuscire comunque a metterli insieme! Ma adesso vediamo a cosa serve il discorso sulla massa fatto poco fa. Quando gli atomi si fondono ne vien fuori uno nuovo, con una massa più piccola della somma dei due di partenza, quindi che si fa con la differenza? La differenza si trasforma e diventa “energia”, quella che poi viene sprigionata dal sole sotto forma di calore.

Tutto qui? Neanche per sogno! Il processo a questo punto continua, l’energia prodotta dalle reazioni precedenti darà la possibilità ai nuovi atomi di fondersi ancora, cosa che sprigionerà ancora energia e permetterà ancora la fusione, e così ancora.. e ancora.. Questo riesce ad avvenire per un lunghissimo periodo di tempo e puoi bene immaginare quanta energia si riesca a produrre da un processo simile.

Ma quali sono questi atomi di cui stiamo parlando? Nel sole, per esempio, i principali responsabili sono gli atomi di deuterio e trizio, due varianti(isotopi) dell’idrogeno, lo stesso che compone l’acqua che bevi ogni giorno! Stupito dell’energia che riescono a sprigionare?

Questo processo nel nostro Sole dura da circa 5 miliardi di anni e durerà ancora per molto molto tempo!

Fissione Nucleare

Vediamo adesso cosa accade quando invece di fondere atomi tra loro, li separiamo. Questo è il processo di gran lunga più utilizzato qui sulla terra come produzione di energia, infatti è quello che viene adottato nelle centrali nucleari e, ahimè, per innescare le bombe atomiche(o nucleari).

Il concetto di fondo è simile a quello della fusione. In questo caso un atomo viene spaccato in tanti pezzi, formando atomi più piccoli mentre la massa in eccesso viene trasformata in energia(ad esempio calore, luce e radiazioni). Ma allora cosa fareste, se voleste ricavare tanta energia da questo processo? Dovreste avere un atomo abbastanza cicciotto da poter essere diviso più volte, per esempio. Questo è proprio quello che accade infatti.

Il materiale che viene utilizzato è l’Uranio, che non solo è già abbastanza paffuto di suo, ma viene anche reso più prestante arricchendolo. In questo modo ci si garantisce un gran numero di processi che si auto-alimentano, fino a quando l’energia prodotta non riesce più a provocare altre scissioni dell’atomo(le fissioni, per l’appunto).

 

A questo punto abbiamo tutti gli strumenti per capire l’importanza di riuscire ad utilizzare la fusione nucleare. La fusione infatti, come abbiamo letto, ci garantisce un processo con grande produzione di energia, e che riesce ad auto-alimentarsi per molto tempo(ricordati del nostro Sole). A questo punto potresti chiederti: -“Ma anche la fissione genera un processo che si auto-alimenta. Non è la stessa cosa?“-. La risposta è che in linea di principio il funzionamento è simile. Il grosso problema però è che quando il processo di fissione si arresta rimane un materiale di scarto, il Plutonio; questo è quello che compone le cosiddette scorie nucleari. Non è energeticamente conveniente riutilizzarle per produrre energia e vanno necessariamente nascoste poiché sono altamente radioattive(non solo, servono milioni di anni prima che cessino di essere pericolose per l’uomo).

E’ vero, anche la fusione produce radiazioni, ma quando queste vengono intrappolate all’interno di appositi materiali producono scorie il cui potere radioattivo si esaurisce in molto meno tempo.

Questo è il motivo per cui scienziati di tutto il mondo sono oggi alla disperata ricerca di un modo per rendere stabili i processi di fusione. L’umanità compierebbe un balzo tecnologico senza precedenti, riuscendo ad utilizzare una quantità di energia praticamente illimitata con un impatto ambientale bassissimo. Un giorno, forse, appena tre bicchieri dell’acqua che bevete ogni giorno potranno garantire il sostentamento delle vostre famiglie per molto tempo!

 

 

 

 

 

 

 

 

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