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© Lori Gabellieri / [ Ссылка ] / 2017

Lori Gabellieri, fisica nucleare, ingegneria nucleare, energia nucleare, equivalenza massa-energia, energia liberata dalle reazioni nucleari, fissione nucleare, fusione nucleare, reattore nucleare, centrale nucleare.

La scissione o fissione nucleare è un processo chimico-nucleare e fisico-nucleare in cui il nucleo atomico di un elemento chimico pesante (ad esempio uranio-235 o plutonio-239) decade in frammenti di minori dimensioni, ovvero in nuclei di atomi a numero atomico inferiore, con emissione di una grande quantità di energia e radioattività. Può avvenire spontaneamente in natura oppure essere indotta artificialmente tramite opportuno bombardamento di neutroni. È la reazione nucleare comunemente utilizzata nei reattori nucleari e nei tipi più semplici di arma nucleare, quali le bombe all'uranio (come Little Boy che colpì Hiroshima) o al plutonio (come Fat Man che colpì Nagasaki). Tutte le bombe a fissione nucleare vengono militarmente etichettate come Bombe A. Gli atomi con un numero di massa maggiore hanno una percentuale di neutroni rispetto al peso atomico più elevata rispetto a quelli con minor numero di massa, per cui un processo di fissione produce dei frammenti di fissione con un numero elevato di neutroni; tali isotopi per diventare stabili devono dunque presentare un decadimento beta più volte. Il tempo di decadimento di tali elementi dipende dal tipo di nucleo prodotto e può variare da pochi millisecondi fino a decine di anni. Per questo tutte le reazioni di fissione producono isotopi radioattivi alcuni dei quali rimangono attivi molto a lungo. Inoltre le reazioni di fissione dell'235U nei reattori nucleari avvengono in presenza di un gran numero di nuclei di 238U, questi assorbono parte dei neutroni prodotti trasformandosi in 239U (reazione di fertilizzazione) il quale in tempi rapidi decade due volte beta diventando plutonio-239 il quale ha un tempo di decadimento molto più lungo (si dimezza in 24 000 anni). Per cui le reazioni di fissione producono molte sostanze radioattive estremamente nocive, ma mentre le scorie che provengono dai prodotti da fissione decadono in pochi decenni il plutonio resta radioattivo per milioni di anni. Il decadimento radioattivo produce energia attraverso l'emissione di raggi beta (decadimento beta) e, per questo, è importante raffreddare le barre di combustibile nucleare dopo lo spegnimento di un reattore o quando diventano non più utilizzabili per produrre energia. Per costruire dei reattori nucleari che non producano scorie nucleari dagli anni cinquanta del XX secolo si stanno studiando dei reattori a fusione nucleare, ma per ora tali reattori hanno un funzionamento non continuo (si riesce a tenere 'accesa' la reazione di fusione nucleare per tempi dell'ordine di grandezza della decina di secondi); la ricerca in questo campo tuttavia va avanti, pur fra mille dubbi sulla loro possibile realizzabilità e ipotesi di avere il primo reattore funzionante entro il 2058. Il reattore nucleare a fusione più promettente è quello in corso di costruzione del progetto ITER (Thermonuclear Experimental Reactor) nel sito francese di Cadarache.
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In chimica nucleare e in fisica nucleare, la fusione nucleare è una reazione nucleare nella quale i nuclei di due o più atomi si uniscono tra loro formando il nucleo di un nuovo elemento chimico. Perché la fusione sia possibile i nuclei devono essere avvicinati tra loro, impiegando una grande energia per superare la repulsione elettromagnetica. La fusione degli elementi fino ai numeri atomici 26 e 28 (ferro e nichel) è una reazione esotermica, cioè emette energia poiché il nucleo prodotto dalla reazione ha massa minore della somma delle masse dei nuclei reagenti. Per gli atomi con numeri atomici superiori la reazione invece è endotermica, cioè assorbe energia. Alcune reazioni (in primo luogo quelle con una soglia di energia più bassa, come la fusione di deuterio e trizio) determinano il rilascio di uno o più neutroni liberi; questo crea, nella prospettiva dello sfruttamento come fonte di energia, alcuni importanti problemi tecnologici legati alla attivazione neutronica e alla schermatura. Il processo di fusione di nuclei atomici è il meccanismo alla base delle stelle, rendendo possibile l'emissione di luce e il mantenimento costante delle loro dimensioni impedendone il collasso gravitazionale. La fusione è stata per la prima volta prodotta artificialmente negli anni cinquanta per amplificare la potenza di una bomba atomica: questo tipo di ordigni è stato chiamato bomba H. A partire dagli anni sessanta, sono stati eseguiti molti esperimenti per sfruttare l'energia prodotta dalla fusione, in primis per produrre energia elettrica. I reattori nucleari a fusione sono ancora in corso di progettazione e di costruzione.
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