Scienza leggera: fusione e fissione nucleare

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Il nucleo degli atomi è composto da protoni e – a volte – anche da neutroni. Questi due tipi di particelle sono tenuti insieme da una forza detta “forza nucleare forte”.

L’atomo di idrogeno a sinistra composto da un protone (P) e un elettrone (e). L’atomo di elio (a sinistra) è più grande ed è costituito da 2 protoni e 2 neutroni (N) nel nucleo e 2 elettroni

Il nucleo dell’atomo più piccolo (idrogeno) ha un solo protone, mentre i più grandi sono composti da diverse decine di protoni e neutroni. Proprio i nuclei più grandi possono essere spaccati.

Ossia se vengono colpiti con neutroni, essi si fissionano trasformandosi in due o più nuclei più piccoli e un certo numero di neutroni: questa è la fissione nucleare. I neutroni prodotti possono a loro volta colpire altri nuclei vicini che si fissionano, dando luogo ad altri nuclei più piccoli ed altri neutroni e così via. Si può cioè realizzare una reazione a catena.

Nei reattori nucleari (anche a Fukushima) o nelle bombe atomiche più semplici, vengono spaccati nuclei di uranio o plutonio. La loro fissione nucleare libera grandi quantità di energia che viene utilizzata per scaldare acqua che genera vapore che fa girare delle turbine che producono energia elettrica.

La fusione nucleare è il processo inverso. I protoni sono particelle cariche positivamente e quindi – come due poli uguali di una calamita – si respingono fortemente. Stanno insieme nei nuclei degli atomi grazie alla forza nucleare forte che prevale sulla forza elettromagnetica che tende a separarli. La fusione nucleare è il processo per cui due o più nuclei (con relativi protoni) vengono forzati ad avvicinarsi fino al punto in cui la forza nucleare forte supera quella elettromagnetica. Si genera così un nuovo nucleo più grande ed una grande quantità di energia (non per qualsiasi tipo di nuclei).

Come è intuibile, per far avvenire la fusione (che è il processo che avviene all’interno delle stelle) è necessario disporre inizialmente di molta energia (sottoforma di calore, ad esempio), per produrne poi ancora di più. Riuscire a realizzare una fusione nucleare controllata, in scala industriale (come accade per la fusione ad esempio), significherebbe disporre di enormi quantità di energia in maniera pulita dato che il prodotto del processo ipotizzato sarebbe un gas (elio) assolutamente inerte. In parole molto povere, l’idea è costruire “un piccolo Sole”.

Il problema principale è appunto che, per essere innescata, la fusione ha bisogno di temperature elevatissime ancora molto difficili da raggiungere. Uno dei progetti che ci stanno provando è quello del NIF (National Ignition Facility) che è un dispositivo composto da 192 laser che convogliano la loro energia verso una piccolissima capsula contenente idrogeno che dovrebbe fondersi generando elio. Le temperature prodotte dai laser sono altissime, superiori a quelle dell’interno del Sole, ma i problemi sono ancora molti, primo tra tutti l’enorme costo di questo apparato.

Ogni tanto si sente anche parlare di “fusione fredda” fa riferimento un processo di fusione nucleare che avverrebbe a temperature e pressioni molto minori di quelle di cui s’è detto finora, e quindi in condizioni non così estreme e molto più facilmente realizzabili. Nonostante diversi scienziati (tra cui – ultimamente – due bolognesi) abbiano affermato di esserci riusciti, nella comunità scientifica prevalgono di gran lunga i dubbi e gli scetticismi sui risultati ottenuti.

 

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2 commentiCosa ne è stato scritto

  1. Brillo DeLuca

    Piccola correzione nella didascalia della prima figura. L’ atomo di elio si trova a destra, non a sinistra, anche se e’ ovvio dal contesto.

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  2. giochi casino

    Riuscire a realizzare una fusione nucleare controllata, in scala industriale, significherebbe disporre di enormi quantità di energia in maniera pulita dato che il prodotto del processo ipotizzato sarebbe un gas assolutamente inerte

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