Energia nucleare e bomba atomica
L’atomo è costituito dal nucleo e dagli elettroni che gli ruotano intorno.
Il nucleo è formato da protoni e neutroni.
Gli elettroni hanno carica elettrica negativa.
I protoni hanno carica elettrica positiva.
I neutroni non hanno carica elettrica.
Cariche dello stesso segno si respingono.
Cariche di segno opposto si attraggono
Si chiama numero atomico il numero dei protoni che si trovano all’interno di un nucleo.
Si chiama numero di massa la somma del numero dei protoni e del numero dei neutroni.
Esistono 92 tipi di atomi chiamati elementi chimici, ogni tipo di atomo è caratterizzato da un suo numero
atomico, ad esempio l’idrogeno ha numero atomico 1, il che vuol dire che nel suo nucleo c’è un solo protone,
l’elio ha numero atomico 2 (nel nucleo ci sono 2 protoni), l’uranio ha numero atomico 92 (ci sono 92 protoni
nel nucleo).
Per ogni elemento chimico il numero atomico ed il numero di massa sono indicati a fianco del simbolo A
Z E
dell’elemento, il numero di massa si trova in alto a sinistra, il numero atomico in basso a sinistra.
Per ottenere il numero dei protoni è sufficiente fare la sottrazione tra il numero di massa ed il numero atomico.
Esempi:
C
la lettera H indica il carbonio, il numero in basso è il numero atomico, il numero in alto è il
numero di massa. L’idrogeno ha un protone (numero atomico 1), il numero di massa è 2 per cui il numero dei
neutroni è 2 - 1 = 1.
4
le lettere He indicano l’elio, che ha 2 protoni e due neutroni.
2 He
12
6
La forza nucleare
Se ci ricordiamo che cariche dello stesso segno si respingono si deduce che il nucleo degli atomi che è
costituito da protoni non dovrebbe esistere infatti i protoni avendo tutti carica positiva dovrebbero respingersi
l’un l’altro.
Il nucleo atomico si dovrebbe
rompere a causa della
repulsione tra i protoni
Però sappiamo che gli atomi esistono in natura e quasi mai si rompono, di conseguenze all’interno del nucleo
atomico deve esistere una forza in grado di contrastare la forza di repulsione elettrica e di mantenere il nucleo
atomico unito. Questa forza esiste, si chiama forza nucleare ed è una forza attrattiva prodotta dai protoni e fa si
che i protoni si mantengano vicini tra di loro. Tuttavia le forza nucleare attrattiva dei protoni non è sufficiente
a mantenere uniti i protoni ed allora entrano in gioco i neutroni. Anche i neutroni infatti producono la forza
nucleare attrattiva che insieme a quella prodotta dai protoni riesce a mantenere uniti i nuclei. QUINDI I
NEUTRONI NEL NUCLEO ATOMICO SERVONO PROPRIOA PRODURRE LA FORZA ATTRATTIVA
NECESSARIA A MANTENERE IL NUCLEO UNITO. Nei nuclei leggeri il numero dei neutroni è uguale a
quello dei protoni, invece nei nuclei pesanti il numero dei neutroni è superiore a quello dei protoni. La
spiegazione è semplice, nei nuclei leggeri ci sono poco protoni e quindi la forza elettrica repulsiva
complessiva è poco intensa e quindi bastano pochi neutroni per compensarla, invece nei nuclei pesanti dove ci
sono molti protoni, serve una quantità molto elevata di neutroni per effettuare questa compensazione.
Isotopi
Si chiama isotopo di un certo tipo di atomo,
un altro atomo avente lo stesso numero di
protoni del primo ma un diverso numero di
neutroni. Ad esempio l’idrogeno ha due
isotopi, essi sono chiamati deuterio e trizio.
Idrogeno
1
1
H
Deuterio 12 D
Trizio 31T
Esistono due isotopi dell’uranio:
1) 235
92 U ha 92 protoni, il numero dei neutroni è 235-92=143
1
238
92
2)
U ha 92 protoni, il numero dei neutroni è 238-92=146
La fissione nucleare consiste nel dividere l’atomo di elementi chimici molto
pesanti come appunto l’uranio (fissionare vuol dire dividere). Quando questo
avviene viene liberata una enorme quantità di energia. La fissione nucleare si
effettua colpendo il nucleo dell’uranio con un neutrone. Per realizzare la
238
fissione si utilizza l’uranio 235
92 U piuttosto che 92 U . Il motivo è che è molto
più facile dividere il nucleo di 235
92 U , infatti per dividerlo è sufficiente colpirlo
con un neutrone lento (e cioè che si muove a bassa velocità). Al contrario per
dividere il nucleo dell’uranio 238
92 U bisognerebbe colpirlo con un neutrone
veloce. La scoperta che i neutroni lenti sono in grado di rompere il nucleo
dell’uranio 235
92 U venne fatta dal fisico italiano Enrico fermi.
Nella figura si vede che l’urto con il neutrone lento ha prodotto la rottura dell’ 235
92 U in due frammenti:
(Kripton) e
141
56
92
36
Kr
Ba (Bario).
Quando il nucleo dell’uranio si rompe si ottengono 3 risultati:
1) moltissima energia
2) altri neutroni che a loro volta colpiranno altri nuclei di uranio facendoli rompere e liberando così altra
energia ed altri neutroni che fissioneranno ancora altri nuclei e così via. Insomma i neutroni producono
una reazione a catena.
3) dalla rottura del nucleo si producono due frammenti kripton (Kr) e bario (Ba) che sono altamente
radioattivi e cioè emettono radiazioni molto dannose per gli organismi viventi.
La fissione nucleare dell’uranio (vedi figura) può essere descritta attraverso la seguente reazione nucleare
92
141
1n 235
Ba 3n energia . Durante la fissione nucleare avviene una perdita di massa. Infatti se si
92 U Kr
misura la massa dell’uranio si vedrà che essa è inferiore alla somma delle masse del Kripton e del Bario.
Questa massa mancante, secondo la formula E mc 2 ideata da Einstein, si trasforma in energia. In questa
m
formula E indica l’energia, m la massa scomparsa e c è la velocità della luce nel vuoto (c 3 10 8 ) . Per
s
capire facciamo un esempio numerico: supponiamo di misurare la massa dell’atomo di Uranio e che il risultato
sia: massa dell’uranio = 100 (ovviamente si tratta di numeri inventati).
92
Kr e del 141
Poi misuriamo anche la massa del 36
56 Ba ed otteniamo rispettivamente 49 e 50.
La differenza di massa tra l’Uranio ed il Kripton + Bario è 100 - (50 + 49) = 1. Quindi si è persa una unità di
massa. Si può calcolare quanta energia è stata prodotta da questa unità di massa persa applicando la formula di
2
Einstein: E mc2
E 1 108 1 9 1016 90000000000000000
Una diminuzione di massa pari ad 1 produce una quantità di energia pari a 9000000000000.
In natura l’uranio si trova in una miscela composta dal 99,3% circa di 238
92 U e la parte restante è composta da
U di questi due quello che si utilizza è il secondo. Occorre separare l’uranio
235
92
U dall’uranio
238
92
farlo si utilizza una centrifuga che spinge verso l’esterno l’uranio più pesante e cioè
centrifuga si preleva l’uranio
235
92
U . Per
238
92
U e dal centro della
235
92
U . Una piccola percentuale di uranio pesante rimane comunque insieme a
quello più leggero, si ottiene l’uranio arricchito. Quello rimanente composto quasi esclusivamente da 238
92 U è
chiamato uranio impoverito e rappresenta perciò un prodotto di scarto della produzione dell’uranio fissile.
L’uranio impoverito è utilizzato per armi convenzionali ed una sostanza altamente tossica se respirata.
Fusione nucleare
La fusione nucleare consiste nel fondere insieme e
cioè unire 2 atomi molto leggeri. Sì utilizza
solitamente il deuterio e lo schema della reazione è il
seguente:
2
2
4
1 D 1 D 2 He si vede quindi che due atomi di
idrogeno si uniscono per formarne uno di elio.
2
La fusione nucleare è molto più vantaggiosa rispetto alla fissione per due motivi:
1) si libera una quantità molto maggiore di energia rispetto alla fissione
2) non vengono prodotte scorie radioattive
Per realizzare la fusione bisogna riscaldare un gas di idrogeno fino a temperature molto elevate, questo perché
per far unire i nuclei dell’idrogeno bisogna vincere la forza repulsiva esistente tra di essi. Ricorda che i nuclei
contengono protoni che hanno una carica positiva e che cariche dello stesso segno tendono a respingersi.
Dato che innalzando la temperatura aumenta la velocità degli atomi
e considerato che nei gas gli atomi si muovono casualmente in tutte
le direzioni, può succedere che due atomi di deuterio possano
scontrarsi l’uno con l’altro e sebbene ci sia la forza repulsiva che
tenderebbe ad allontanarli, a causa della elevata velocità essi si
scontrano e possono fondersi insieme.
La fusione nucleare è un fenomeno che esiste in natura, avviene
infatti nel sole (fatto per lo più di idrogeno) e produce il calore e la
luce che ogni giorno ci riscaldano.
L’energia prodotta va calcolata, come per la fissione, attraverso la formula E mc2 ed è dovuta alla presenza
di una massa mancante, infatti se pesano i due atomi di deuterio e l’atomo di elio prodotto dalla fusione, si
osserva che l’elio ha una massa inferiore a quella dei due atomi di deuterio.
L’energia nucleare è utilizzata per due scopi:
1. a scopo civile è cioè produrre energia e questo avviene nelle centrali nucleari che sul fenomeno della
fissione e non su quello della fusione. Infatti ad oggi non si è ancora riusciti a far avvenire delle reazioni di
fusione nucleare in modo stabile e cioè la reazione nucleare avviene solo per pochissimi istanti.
2. a scopo bellico nella bomba atomica.
Le bombe atomiche possono utilizzare sia la fissione nucleare che la fusione. Le prime bombe atomiche,
quelle sganciate in Giappone durante la seconda guerra mondiale, si basavano proprio sulla fissione nucleare e
quindi contengono uranio, mentre quelle più recenti si basano sulla fusione nucleare. Le bombe a fusione sono
molto più potenti di quelle a fissione. I primi esperimenti di fissione nucleare vennero condotti in Germania
nel 1945, lo scopo del regime nazista, infatti, era quello di produrre un’arma potentissima che potesse
permettere di vincere la guerra. Gli USA per evitare che la Germania si potesse dotare di un’arma così potente
decisero di realizzare anche loro un ordigno nucleare. Per farlo realizzarono un villaggio laboratorio chiamato
Los Alamos dove tutti lavoravano per realizzare la bomba. Il progetto che portò alla costruzione della bomba
venne chiamato “progetto Manhattan”. La costruzione della bomba impiegò 130000 persone e costò 2 miliardi
di dollari dell’epoca. Un importante contributo alla ricerca venne dato dal fisico italiano Enrico Fermi che fece
importanti esperimenti sui neutroni lenti e realizzo la prima “pila” atomica. Il 6 e il 9 agosto del 1945 due
bombe atomiche vennero sganciate sulle città di Hiroshima e Nagasaki, in un Giappone già stremato da
massicci bombardamenti convenzionali, provocando 152.000 morti e più di 150.000 feriti. Immediatamente il
Giappone si arrese. L'episodio segnò l'inizio dell'era atomica e negli anni seguenti anche le altre potenze si
dotarono di tali armi (l'Urss nel 1949, la Gran Bretagna nel 1952, la Francia nel 1960, la Cina nel 1964 ecc.).
Nei decenni seguenti, caratterizzati dal cosiddetto equilibrio del terrore, il rischio atomico fu considerato
deterrente capace di evitare ulteriori conflitti mondiali. Le bombe a fusione nucleare sono anche chiamate
bombe H in quanto utilizzano l’idrogeno, però al loro interno contengono una piccola bomba nucleare a
fissione che serve a produrre le alte temperature necessarie affinché i nuclei di idrogeno possano fondersi
insieme. L’esplosione di una bomba atomica produce:
1) radiazioni ( raggi gamma e neutroni)
2) un’onda d’urto che si espande ad una velocità superiore a quella del suono, quest’onda danneggia
meccanicamente cose e persone
3) un’onda di calore che vaporizza gli oggetti vicini all’esplosione brucia quelli più lontani
4) un impulso elettromagnetico che paralizza le comunicazioni per centinaia di chilometri.
Le polveri immesse nell’atmosfera a causa dell’esplosione impediscono alla radiazione solare di arrivare sulla
Terra producendo un abbassamento della temperatura (inverno nucleare).
La guerra fredda ad Acquaviva. Nel settembre del 1958 gli americani con l’allora presidente
Eisenhower, presero accordi con il governo Italiano per installare missili a testata nucleare in grado di
3
colpire l’Unione Sovietica ed in particolare Mosca. La località prescelta fu l’altopiano delle Murge tra la
Puglia e la Basilicata dove furono costruite 10 postazioni identiche tra loro che ospitarono trenta missili
atomici (tre missili per ogni postazione).
Le due squadre italiane sono stati attivati tra il luglio 1960 e il giugno 1961. Giove della Turchia sono
stati attivati tra metà 1961 e aprile 1962. Nel 1959 iniziarono le operazioni di costruzione delle basi che
poi terminarono nel 1961. Nel mese di ottobre 1959 gli Stati Uniti e la Turchia firmarono un accordo che
consentì la realizzazione di cinque siti vicino a Izmir, sulla costa occidentale del Mar Egeo in Turchia. Le
basi missilistiche turche erano del tutto identiche a quelle italiane.
I missili installati erano di tipo Jupiter, essi arrivarono a Taranto trasportanti dall’america via nave
vennero poi portati a Gioia del Colle e poi, di li via terra, spostati nei siti predestinati. Nel mese di aprile
1962 Nikita Krusciov seppe della minaccia dei missili turchi e italiani puntati verso l’Unione Sovietica. E
in risposta propose la istallazione di missili sovietici a Cuba.
Nel mese di settembre del 1962, i missili SS-4 erano arrivati a Cuba e siti lanciamissili erano in
costruzione. Un aereo da ricognizione americano U-2 scoprì i siti missilistici il 14 ottobre, innescando la
crisi dei missili di Cuba. Dopo lunghi contatti diplomatici fra le due super-potenze fu raggiunto un
accordo per lo smantellamento da parte degli americani delle basi pugliesi e turche e i russi riportarono
a casa le testate nucleari che dovevano essere installate a Cuba. Le basi pugliesi nel 1963, in poco più
di tre mesi, furono smantellate lasciando disabitate queste aree.
Le 10 basi missilistiche in Puglia
Traiettorie previste dei missili
Obiettivo: Mosca
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I Missili Jupiter: I missili Jupiter IRBM (ovvero intermediate - range ballistic missile) avevano un raggio
d’azione compreso fra i 1000 e 5500 km ed una testata nucleare di una potenza uguale a 1,45 megatoni
(capacità distruttiva cento volte superiore alle bombe atomiche utilizzate su Hiroshima e Nagasaki nel
1945) Avevano una lunghezza di quasi 19 metri con un diametro di 2,68 metri. Per poter azionare i
missili era necessario l’uso di due chiavi di sicurezza: una in mani americane e l’altra in mani italiane. I
missili, una volta posizionati verticalmente, erano ben visibili dalle zone circostanti.
Le basi: Le località prescelte furono Gravina, Laterza, Acquaviva delle Fonti, Altamura (due siti),
Spinazzola, Irsina, Matera, Mottola e Gioia del Colle.
Le basi dislocate non molto
lontano dai centri abitati,
avevano tutte quante le stesse
caratteristiche. Erano di forma
triangolare con una strada
asfaltata che collegava gli
alloggi militari, i depositi di
cherosene
e di ossigeno
liquido ed infine le tre rampe
di lancio. Sul perimetro erano
dislocate
le
torrette
in
cemento armato utilizzate per
la sorveglianza della base.
Schema della base missilistica
torretta di guardia
Di queste basi, che grazie all’accordo post crisi cubana vennero dismesse, se n’è persa la traccia
storica. Oggi in quasi tutte le ex basi sono ben visibili le torrette di controllo e le unità abitative. Tutto
naturalmente in stato di abbandono. C’è da dire però che, anche quando le basi erano operative, le
popolazioni limitrofe erano state volutamente tenute all’oscuro su ciò che realmente ospitavano:
missili nucleari con potenza altamente distruttiva.
I militari italiani ed americani che stazionavano in quelle basi rilasciavano di volta in volta alla
popolazione notizie frammentarie, nascondendo il reale utilizzo di tali basi ed il potenziale pericolo che i
missili avrebbero potuto provocare. La popolazione, per la gran parte contadina, veniva tenuta a debita
distanza dalle basi. Le torrette installate lungo il perimetro delle basi venivano utilizzate per sorvegliare il
territorio affinché nessuno potesse avvicinarsi per curiosare (per la maggior parte pastori con le loro
greggi al pascolo o contadini intenti alla coltivazione di terreni in zone limitrofe).
Il quartiere della Nato di Acquaviva nel 1967 fu acquistato dal comune di Acquaviva il 22 dicembre 1973.
Acquaviva
Matera
Castellaneta - Laterza
Siti web:
http://www.basijupiter.altervista.org/
http://www.spacelaunchreport.com/jupiter6.html
http://forum.nasaspaceflight.com/index.php?topic=31675.0
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Missile Jupiter con il petalo chiuso e poi aperto
Arrivo dei missili a Taranto
Il missile viene portato in posizione verticale
Base completa con i cinque missili
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