Fusione e fissione nucleare. (studio personale)

Fusione e Fissione Nucleare

Se in entrambe le reazioni pesassimo prima i reagenti e poi il loro prodotto scopriremmo che non hanno lo stesso peso, infatti durante i loro processi hanno perso della materia (cioè della massa) che è diventata energia. In poche parole alla quantità di massa scomparsa corrisponde un'energia emessa pari a mc² (c2 = 9 × 1016 , m= massa inerziale del corpo). Questo legame tra energia e massa viene sintetizzato in questa equazione: E=mc2 (Teoria della Relatività ristretta).
E’ quindi evidente che anche ad una piccola variazione di Δm (m-iniziale e m-finale) corrisponde un considerevole aumento di E.


• La fusione nucleare è una reazione subatomica esotermica. Tale reazione si può verificare solo a temperature molto elevate (10/15 milioni C°) poiché solo a queste temperature la pressione risulta tale da consentire alla forza nucleare forte di sovrastare la forza elettromagnetica repulsiva. Esistono due tipi di fusione nucleare: la CNO (carbonio-azoto-ossigeno) e protone-protone.

La fusione nucleare, per ora, può avvenire solo all’interno del nucleo delle stelle. Nel Sole, ad esempio, si può assistere ad fenomeno di tipo protone-protone di seguito descritto:

Energia + raggi γ Energia
H(1p) | | H(1p)
+  2H (deuterio) + H --> He-3(2 +, 1 n) + He-3 --> He-4 --- Energia
H(1p) - neutrino H(1p)
-positrone (+1) + elett. (-1) =
|
Energia

A questo punto, l’enorme quantità di energia, sottoforma di calore e luce (fotoni) esce dal nucleo e, lasciata la stella in tempi più o meno lunghi, si propaga nello spazio.

Esiste un progetto sperimentale che riguarda la fusione, noto con il nome di ITER ed è destinato a prendere avvio nel sud della Francia nel 2014 per una durata di venti anni. Questo progetto ha come scopo quello di riprodurre per mille secondi quanto avviene nel Sole e nelle altre stelle. Tuttavia l’energia necessaria per giungere all’elevata temperatura potrebbe risultare controproducente rendendo la reazione endotermica; è per questo motivo che in parallelo, già da diversi anni, la scienza è proiettata verso la fusione a freddo.

______________________________________


• La fissione nucleare è una reazione subatomica esotermica che, a differenza della fusione, si basa sulla rottura del nucleo pesante di un elemento o di un suo isotopo ( es. U/U235 o P/P239) in nuclei più piccoli “sparando” un neutrone contro di esso. Questo processo ovviamente, come la fusione, produce un’ingente quantità di energia. Inoltre questo tipo di reazione si può verificare anche a temperature non proibitive, come quelle terrestri.

La fissione nucleare è alla base del funzionamento delle centrali nucleari e si verifica nello specifico nei reattori nucleari attraverso un procedimento qui riportato:


U (< U235) - n ------ U235 . . .
/
n (neutrone) ------- U235 - Energia e raggi γ
\
U (< U235) - n ------ U235  . . .