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Fissione nucleare

La fissione nucleare una reazione nuclere in cui atomi di uranio o di altri elementi pesanti adatti vengono divisi in frammenti in un processo che libera energia. È la reazione nucleare pi facile da ottenere, ed comunemente utilizzata nei reattori nucleari e nei tipi pi semplici di bombe atomiche.

Storia

In seguito ai primi studi sul bombardamento di atomi di Uranio con neutroni lenti da parte di un gruppo di fisici romani guidato da Enrico Fermi, due fisico-chimici tedeschi, Hahn e Strassmann, riuscirono ad evidenziare che un nucleo di uranio, colpito da un neutrone, può rompersi in due frammenti secondo un processo chiamato fissione nucleare.

Descrizione

Nella fissione nucleare, l'urto neutrone-nucleo pone il bersaglio in rapida vibrazione. Il nucleo, può talvolta rompersi in due frammenti radioattivi che sfuggono in direzioni opposte. L'energia liberata dalla rottura di 1 nucleo di U235 di 211,5 MeV, una quantità elevatissima calcolabile tramite la formula E=mc2 in cui m la differenza di massa tra l'atomo originale di uranio e la somma delle masse dei due frammenti rimanenti, mentre c la costante che rappresenta la velocità della luce del vuoto (300.000 Km/s). In un comune processo di combustione, l'ossidazione di un atomo di carbonio fornisce un'energia di circa 4 eV.

Fermi e altri fisici notarono che la scissione di un nucleo forma due elementi di massa atomica inferiore all'elemento originale ed accompagnata dall'emissione di neutroni (in media 2,5) secondo la reazione . I nuovi neutroni si comportano a loro volta come proiettili che colpiscono gli atomi vicini di uranio, dando origine ad una reazione a catena.

La fissione nucleare il procedimento su cui si basano i reattori nucleari e le bombe atomiche (o, meglio, nucleari). Affinché una reazione, una volta innescata, possa automantenersi necessario che per ogni nucleo fissionato almeno uno dei neutroni prodotti vada a provocare un'altra fissione. La pi piccola quantità di materiale fissile necessaria per autosostenere una reazione a catena, per cui risulta , detta massa critica. L'uranio si trova in natura come miscela di due isotopi: U238 e U235 in rapporto di 150 a 1, e solo il secondo fissile. È quindi necessario considerare che, in una reazione, la presenza di impurità e di alcuni atomi di U238 può bloccare alcuni neutroni e se R < 1 la reazione tende a fermarsi. Al contrario, se risulta R > 1, si stabilisce una catena incontrollata di reazione nucleari il cui sviluppo energetico porta ad una forte azione esplosiva.

Residui della reazione

La fissione nucleare ha il difetto, particolarmente sentito nell'ambito della produzione energetica, di rilasciare scorie radioattive, derivate dal decadimento dell'uranio. Per ovviare a questo problema, i fisici stanno studiando un nuovo metodo per ottenere energia dalla manipolazione degli atomi: la fusione.

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