CHE COS’E’ IL NUCLEARE

1. CHE COS’E’ IL NUCLEARE Circa il 7% del fabbisogni energetico mondiale è soddisfatto dalle centrali nucleari. L’energia nucleare è una forma di energia che deriva da profonde modificazioni della struttura stessa della materia. La materia si può trasformare in energia secondo la legge di Einstein E=mc2 da cui si ricava che anche con un valore di masse molto piccolo moltiplicato per un numero molto grande si può ricavare una quantità di energia elevatissima. Due sono i processi che possono produrre energia nucleare: la fissione e la fusione.

2. FISSIONE NUCLEARE • Il processo utilizzato dalle centrali nucleari è la fissione nucleare che consiste nella scissione del nucleo di un atomo in due parti che sommate non raggiungono la massa originaria poiché la massa mancante si è trasformata in energia in forma di calore secondo la legge E= mc2. Due atomi adatti al processo di fissione sono l’uranio 235 e il plutonio 239. Tuttavia, poiché in natura l’isotopo radioattivo dell’ U 235 è presente in piccole quantità, necessita di un “arricchimento”, un processo in cui il nucleo originario viene bombardato da un neutrone e in seguito all’impatto si spezza liberando neutroni che colpiscono altri atomi innescando una reazione a catena. Il prodotto di tale reazione sono atomi instabili ovvero radioattivi; per raggiungere la stabilità devono presentare un decadimento beta.

4. LE CENTRALI NUCLEARI • Se si permette alla reazione di fissione nucleare di procedere in modo incontrollato, la grande quantità di energia rilasciata scatena un’esplosione atomica; è il meccanismo sfruttato dalle bombe atomiche sganciate a Hiroshima e Nagasaki. Nelle centrali nucleari, al contrario, la reazione di fissione, che avviene nel reattore o core, viene controllata così da ottenere una reazione a catena controllata che sprigiona grandi quantità di calore che servono a generare vapore surriscaldato che mette in rotazione una turbina a vapore collegata a un generatore di corrente, l’alternatore, che produce energia elettrica. Il controllo della fissione avviene mediante barre di controllo che vengono inserite quando si vuole diminuire la produzione di energia.

6. ESPERIMENTI SUL NUCLEARE • Il primo test nucleare della storia è stato il Trinity, avvenuto nel poligono di Alamogordo nel deserto di Jornada del Muerto nel Nuovo Messico, USA, il 16 luglio 1945 alle ore 5:29:45 nell'ambito delProgetto Manhattan di cui fu direttore Fermi. Dopo le esplosioni di Hiroshima e Nagasaki, mano a mano che nuovi Stati si aggiungevano a quello che sarebbe poi stato chiamato il "club nucleare" e la guerra fredda spingeva verso l'alto il numero delle armi nucleari in un'escalation dominata da USA e URSS, le esplosioni atomiche o nucleari di test si sono moltiplicate. • All'inizio le esplosioni venivano condotte con poco riguardo per l'ambiente a causa di una non perfetta conoscenza degli effetti a lungo termine delle radiazioni nucleari e forse anche per una sorta di euforia collettiva di fronte alla potenza di questa nuova tecnologia[senza fonte]. In questa fase i test nucleari venivano condotti principalmente sul terreno aperto o nell'atmosfera, per verificare la dinamica delle esplosioni nucleari ed i loro effetti su cose e persone, progettare nuove armi nucleari e studiare il successivo falloutradioattivo, che è molto maggiore se l'esplosione nucleare avviene al suolo o sulla superficie del mare.

7. BOMBA ATOMICA • La bomba nucleare o bomba A, più propriamente bomba a fissione nucleare incontrollata, è un'arma di distruzione di massa, un ordigno esplosivo, appartenente al gruppo delle armi nucleari, la cui energia è prodotta dalla reazione nuclearea catena incontrollata di fissione nucleare, cioè la divisione, spontanea o indotta, del nucleo atomico di un elementopesante in due o più frammenti. • La reazione a catena avviene, appunto, in forma "incontrollata" (rapidissimamente divergente) in una massa di uranio 235 o di plutonio 239 altamente concentrati. Nell'istante in cui la massa viene resa "super-critica", essa libera altissime quantità di energia in brevissimo tempo e dà vita all'esplosione stessa e ai suoi devastanti effetti. • Si differenzia dunque dai processi nucleari a catena che avvengono in un comune reattore nucleare per la produzione di energia elettrica dove invece la reazione nucleare viene mantenuta, per ovvi motivi tecnici e di sicurezza, al di sotto di una soglia di criticità in uno stato stabile ovvero controllato senza alcuna possibilità di esplosione nucleare. • Nell'uso comune talvolta il nome "bomba atomica" è impropriamente impiegato per altre armi nucleari di potenza simile o superiore, includendo così anche le bombe che utilizzano l'altro tipo di reazione nucleare, la fusione termonucleare dei nuclei di elementi leggeri. • Il termine "bomba atomica" nella classificazione originaria di "bomba A" indicava propriamente solo le bombe a fissione. Quelle che invece utilizzano la fusione termonucleare sono chiamate bombe H o bombe all'idrogeno, o anche raggruppate nella definizione di "armi termonucleari". • La bomba atomica è peraltro componente fondamentale della stessa bomba H in quanto permette di raggiungere gli altissimi valori di pressione e temperatura indispensabili per innescare la reazione di fusione termonucleare.

8. FUSIONE NUCLEARE • L’energia nucleare ottenuta dal processo di fusione costituirebbe la risoluzione al problema fondamentale riguardante le energie rinnovabili in sostituzione ai combustibili fossili. La fusione nucleare è un tipo di reazione che avviene nel Sole e in tutte le stelle e si basa sull’unione di atomi leggeri che si fondono a formare nuclei di atomi più pesanti (ciclo di Beethe o reazione della catena protone-protone: p + p 2H  2H + e+ + v, secondo cui l’unione di due atomi di idrogeno leggero, il prozio, producono un atomo pesante, il deuterio, che, legandosi con un altro prozio, produce un atomo di elio con emissione di raggi γ e raggi x). I punti vantaggiosi: 1) L’isotopo radioattivo dell’idrogeno utilizzabile è abbondante in natura; 2) il processo non richiede il trasporto di materiale radioattivo e non produce gas serra; 3) non si verificano reazioni a catena che intensificherebbero il rischio di una perdita del controllo.

9. PRO E CONTRO Vantaggi: Assenza di emissioni di CO2: Questo gas serra contribuisce notevolmente al riscaldamento globale; Equilibrio economico: Il nucleare riduzione l’importazione del petrolio e dunque la dipendenza delle economie da esso; Maggiore stabilità politica: Il petrolio è prodotto in paesi ad elevata instabilità politica (Medio Oriente) che rischia di trasmettersi anche nei paesi fortemente dipendenti dall’importo del petrolio;

10. Svantaggi: Conseguenze in caso di incidente: In seguito all’incidente avvenuto a Chernobyl (1986) che a causa di fughe di materiale radioattivo ha provocato diversi casi di intossicazioni ,decessi e disastri ambientali , un referendum popolare italiano ha deciso di chiudere le centrali nucleari attive; Le scorie nucleari: E’ particolarmente difficile trovare depositi sicuri per questi materiali impossibili da distruggere; Localizzazione centrali nucleari e proteste locali: Il processo di localizzazione è molto difficoltoso perché nessuna comunità locale accetta di sacrificare il proprio territorio per ospitare i rifiuti nucleari; Terrorismo: Le centrali nucleari presentano il rischio di diventare oggetto di atti di terrorismo o bombe sporche; Il trasporto di materiale nucleare: Rappresenta uno degli aspetti più critici della questione “sicurezza”. Durante il trasporto infatti sussiste il rischio di incidenti e attentati terroristici.

11. IL NUCLEARE IN MEDICINA • La medicina nucleare è quella branca della medicina che utilizza sostanze radioattive (radiofarmaci) in diagnostica e in terapia. Le metodiche diagnostiche consistono nello studio della fissazione di un radionuclide legato a una molecola, che "mima" l'attività metabolica di un tessuto organico o si fissa a quest'ultimo mediante l'interazione con opportuni recettori. La terapia radiometabolica si effettua impiegando sostanze che, legandosi ai tessuti patologici con meccanismi simili ai farmaci usati in campo diagnostico, consentono di colpirli in maniera selettiva e con un'alta dose di radiazioni ad alto LET (come le particelle beta meno) risparmiando in larga misura i tessuti sani. Per approfondire gli aspetti fisici, biologici e radioprotezionistici che riguardano le interazioni della radiazioni con la materia si raccomanda la lettura delle voci radiazioni ionizzanti, radiobiologia e radioprotezione. Il radionuclide più utilizzato è il tecnezio-99m, che emette radiazioni gamma con energia di 140 KeV (ottimali per la gamma camera) ed ha un'emivita di circa 6 ore, compatibile con la durata degli esami ma comunque abbastanza breve da consentire una limitata irradiazione del paziente e della popolazione. Il 99mTc viene prodotto tramite un generatore 99Mo-99mTc che ne garantisce un'ottima disponibilità.

12. IL FUTURO è LA FUSIONE • La fusione nucleare è veramente pulita, non può portare a reazioni a catena incontrollate, ma soprattutto non consente un rilascio di un grande quantitativo di energia in modo istantaneo, ma molto graduale e quindi perfettamente gestibile. Come riuscire a ottenerla senza investire un’energia di ingresso uguale se non superiore a quella in uscita è tuttavia ancora oggetto di studio.'è bisogno di più energia per l'innesco, la reazione di fusione nucleare mette però in gioco potenze enormemente più grandi di quelle chimiche. • “In laboratorio non possiamo utilizzare le stesse reazioni che avvengono nel Sole, perché ciò richiederebbe una massa grande come quella di una stella, cioè assai più grande del nostro stesso pianeta–spiega il ricercatore Roberto Cesario-Questo limite esclude la possibilità di utilizzare la cooperazione della forza gravitazionale e dell’interazione nucleare debole: possiamo contaresolo sulla forza elettromagnetica, per riscaldare e comprimere l’idrogeno, e l’interazione nucleare forte che rende disponibile l’energia di fusione. Insomma dobbiamo cercare di produrre energia come fa una stella ma con solo due forze fondamentali, e senza sapere se un tale fuoco possa davvero esistere sulla Terra. Ecco perché la ricerca sull’energia da fusione nucleare rappresenta la sfida scientifica, non solo tecnologica, più ambiziosa che l’uomo abbia mai concepito”.