L’energia nucleare è una forma di energia associata alla disposizione delle particelle all’interno del nucleo.
Guarda il video sulle reazioni nucleari del Prof. P. D. Fischer, se può esserti utile scarica gli schemi in formato pdf, e svolgi gli esercizi interattivi.
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L’energia nucleare
L’energia nucleare è una fonte di energia primaria. E’ considerata una alternativa ai combustibili fossili ed è una fonte non rinnovabile.
Le reazioni nucleari non producono emissioni di anidride carbonica, ma presenta problemi rispetto all’ambiente per lo stoccaggio delle scorie e di sicurezza in caso di incidenti.
Che la materia possa trasformarsi in energia fu scoperto dallo scienziato Albert Einstein nel 1905 tramite la formula della relatività: E = m x c2che stabilisce la relazione tra l’energia e la massa di un sistema fisico. In questa formula
E = energia
m = massa
c = velocità della luce nel vuoto pari a 299792458 m/s (quasi 300000 m/s)
Questa formula afferma che quando la massa m finale è minore di quella iniziale, la massa scomparsa si è trasformata in energia E
I processi attraverso i quali è possibile produrre energia nucleare sono due: la fissione nucleare e la fusione nucleare, ed entrambi producono un’elevata energia termica.
La fissione nucleare
La fissione o scissione nucleare (fissione deriva dal termine latino findere, cioè spaccare) fu ottenuta per la prima volta nel 1942 da un gruppo di scienziati diretti dall’italiano Enrico Fermi, tramite una reazione a catena controllata.
Nella fissione nucleare si utilizza un metallo, l’uranio che viene viene “bombardato” da un neutrone. La collisione provoca la rottura del nucleo, che si divide in due nuclei più leggeri. I prodotti della fissione hanno una massa più piccola di quella del nucleo originale: ciò significa che durante il processo una parte della materia si è trasformata in una grande quantità di energia. I neutroni che si liberano nella fissione colpiscono a loro volta altri nuclei di uranio dando vita a una reazione a catena, che se è incontrollata, è esplosiva come nella bomba atomica.
Questa reazione viene utilizzata in modo controllato nelle centrali elettronucleari per la produzione di energia elettrica.
La fusione nucleare
ltro metodo per ottenere energia dall’atomo è la fusione, un sistema opposto alla fissione. Due nuclei di deuterio e trizio (due isotopi dell’idrogeno) si urtano ad elevate pressioni e altissime temperature (milioni di gradi centigradi) fondendosi in un unico nucleo di elio (un gas naturale presente nell’universo in grandi quantità) e liberando un neutrone. La massa ottenuta è minore dei due nuclei originali e la materia scomparsa si è trasformata in energia.
Questa reazione esiste in natura ed è quella che produce l’energia del Sole e delle stelle a temperature di oltre 10 milioni °C.
L’uomo è riuscito a riprodurla ma solo in modo incontrollato costruendo la bomba ad idrogeno detta bomba H .
Sono in corso ricerche mirate ad ottenere una fusione controllata in un reattore sperimentale in costruzione in Francia chiamato ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor).
Schemi e testo a cura del Prof. P.D. Fischer
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