Diapositiva 1 - I.C. "Garibaldi"

NOZIONI PRELIMINARI
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ENERGIA NUCLEARE
ATOMO
ISOTOPI
RADIOATTIVITÀ
ENERGIA NUCLEARE: CHE COS’È
E’ L’ENERGIA CHE TIENE LEGATA LA
PARTE INTERNA DELL’ATOMO, O
MEGLIO LE PARTICELLE CHE FORMANO
IL NUCLEO DELL’ATOMO
ATOMO: CHE COS’È
E’ LA PARTE PIÙ PICCOLA
DELLA MATERIA.
LA MATERIA CHE CI CIRCONDA
(ARIA, ACQUA, TERRA,
OGGETTI ED ESSERI VIVENTI)
È TUTTA COSTITUITA DA
ATOMI.
ATOMO: COME È FATTO
E’ COMPOSTO DA UN NUCLEO
E DA UN CERTO NUMERO DI
ELETTRONI, CHE GLI GIRANO
ATTORNO SENZA UN'ORBITA
PRECISA.
IL NUCLEO È COMPOSTO DA
PROTONI, DA NEUTRONI.
SOLITAMENTE IL NUMERO DI
PROTONI È PARI A QUELLO
DEGLI ELETTRONI.
ELETTRONI (-)
PROTONI (+)
NEUTRONI
ATOMO: ISOTOPI
LA STRUTTURA DELL’ATOMO È LA STESSA PER TUTTI GLI
ELEMENTI CHIMICI. QUELLO CHE CAMBIA DA UN
ELEMENTO ALL’ALTRO È:
• IL “NUMERO ATOMICO” Z (NUMERO DI PROTONI E ELETTRONI)
• IL “NUMERO DI MASSA” A (NUMERO PROTONI + NEUTRONI)
LA VARIAZIONE DI A DA VITA AGLI ISOTOPI.
Esempio
Z = 8 OSSIGENO
Z = 26 FERRO A = 28 A = 30 …….
Z = 92 URANIO A = 235 A = 238 …..
IN NATURA ESISTONO CIRCA 90 ELEMENTI (DALL'IDROGENO, IL
PIÙ LEGGERO, ALL'URANIO, IL PIÙ PESANTE) E CIRCA 270 ISOTOPI
ISOTOPI:
RADIOATTIVITÀ
GLI ISOTOPI SONO ATOMI DI UNO STESSO ELEMENTO MA
CON NUMERO DI MASSA (A) DIVERSO
GLI ISOTOPI PRESENTI IN NATURA SONO QUASI TUTTI
STABILI. TUTTAVIA, ALCUNI ISOTOPI NATURALI, E QUASI
TUTTI GLI ISOTOPI ARTIFICIALI, PRESENTANO NUCLEI
INSTABILI, A CAUSA DI UN ECCESSO DI PROTONI E/O DI
NEUTRONI.
TALE INSTABILITÀ PROVOCA LA TRASFORMAZIONE
SPONTANEA IN ALTRI ISOTOPI, E QUESTA
TRASFORMAZIONE SI ACCOMPAGNA CON L'EMISSIONE DI
PARTICELLE.
QUESTI ISOTOPI SONO DETTI ISOTOPI RADIOATTIVI.
RADIOATTIVITÀ:
CHE COS’È
FENOMENO PER CUI ALCUNI NUCLEI,
INSTABILI, SI TRASFORMANO IN NUCLEI
STABILI EMETTENDO PARTICELLE
CORPUSCOLARI. ESISTONO MOLTI
MATERIALI RADIOATTIVI:
URANIO
TORIO
PLUTONIO
RADIO
RADIOATTIVITÀ:
SCOPERTA
LA SCOPERTA DELLA RADIOATTIVITÀ AVVENNE
ALLA FINE DELL’800 AD OPERA DI HENRY
BEQUEREL E DEI CONIUGI PIERRE E MARIE
CURIE CHE RICEVETTERO IL PREMIO NOBEL
PER LA FISICA PER LE LORO RICERCHE. ESSI
SCOPRIRONO CHE ALCUNI MINERALI,
CONTENENTI URANIO E RADIO, AVEVANO LA
PROPRIETÀ DI IMPRESSIONARE DELLE LASTRE
FOTOGRAFICHE POSTE NELLE LORO
VICINANZE. LE LASTRE FOTOGRAFICHE, UNA
VOLTA SVILUPPATE, PRESENTAVANO DELLE
MACCHIE SCURE.
ENERGIA NUCLEARE: COME SI OTTIENE
ESISTONO DUE DIVERSE STRADE PER
RICAVARE ENERGIA DAL NUCLEO
ATOMICO:
a) FISSIONE (NUCLEARE) DI ELEMENTI
PESANTI COME L’URANIO, IL PLUTONIO
E IL TORIO
b) FUSIONE (NUCLEARE) DI ELEMENTI
LEGGERI COME L’IDROGENO
a) FISSIONE NUCLEARE
PER FISSIONE SI
INTENDE LA
SPACCATURA
INDOTTA DI
NUCLEI DI ATOMI
PESANTI COME
L’URANIO 235, IL
PLUTONIO 239 E
IL TORIO.
b) FUSIONE NUCLEARE
PER FUSIONE SI
INTENDE L’UNIONE DI
DUE NUCLEI LEGGERI IL
DEUTERIO E IL TRIZIO
(ISOTOPI
DELL’IDROGENO) CHE
VANNO A FORMARE UN
NUCLEO PESANTE DI
ELIO RILASCIANDO
ENERGIA E UN
NEUTRONE LIBERO
URANIO
E’ UN METALLO MOLTO PESANTE, DI COLORE
ARGENTEO. IN NATURA, NON SI TROVA ALLO
STATO LIBERO MA ASSOCIATO A VARI MINERALI
COME LA PECHBLENDA E LA CARNOTITE
L’URANIO PRESENTE IN
NATURA È UNA MISCELA DI
VARI ISOTOPI.
IL 235 (FISSILE) MENO
DELL’1%.
IL 238 (NON FISSILE), 99%.
URANIO: GIACIMENTI
I MINERALI DI URANIO SONO PRESENTI IN TUTTO
IL MONDO; IN PARTICOLARE, DEPOSITI DI
PECHBLENDA, IL MINERALE PIÙ RICCO DI URANIO,
SI TROVANO PRINCIPALMENTE IN CANADA,
REPUBBLICA DEMOCRATICA DEL CONGO,
SUDAFRICA, NIGER E STATI UNITI.
URANIO: USO
PER ESSERE UTILIZZATO COME
COMBUSTIBILE NUCLEARE DEVE
PRIMA ESSERE LIBERATO DAI
MINERALI CHE LO CONTENGONO
E POI SOTTOPOSTO
ALL’ARRICCHIMENTO.
L’ARRICCHIMENTO È UN
PROCESSO FISICO IN CUI LA
PERCENTUALE DI URANIO
FISSILE VIENE AUMENTATA
URANIO: ARRICCHIMENTO
A SECONDA DELLA PERCENTUALE DI
ARRICCHIMENTO SI OTTENGONO 2 DIVERSI
RISULTATI:
 BOMBA ATOMICA (LA PERCENTUALE DI
URANIO 235, FISSILE VIENE PORTATA AL 90%)
 REATTORI NUCLEARI (LA PERCENTUALE DI
URANIO 235, FISSILE VIENE PORTATA AL 3%)
BOMBA ATOMICA _
STORIA _
1935- 1938 EMANAZIONI LEGGI RAZZIALI IN GERMANIA
E IN ITALIA (FUGA DI CERVELLI)
1939 EINSTEIN (SU SOLLECITAZIONE DI SZILARD) SCRIVE
AL PRESIDENTE DEGLI STATI UNITI ROOSEVELT
1941 INGRESSO STATI UNITI IN GUERRA
1942 PARTE IL “PROGETTO MANHATTAN”
2-12-1942 FERMI OTTIENE LA PRIMA FISSIONE
NUCLEARE IN LABORATORIO
16-7-1945 ESPLOSIONE DEL PRIMO ORDIGNO NUCLEARE
NEL NEW MEXICO
6-8-1945 BOMBA SU HIROSHIMA (78.000 MORTI)
9-8-1945 BOMBA SU NAGASAKI (39.000 MORTI)
BOMBA ATOMICA _
EFFETTI
_
L’ENORME QUANTITÀ DI ENERGIA CHE SI LIBERA ALL’ATTO
DELL’ESPLOSIONE NUCLEARE PRODUCE NEL PUNTO DI
SCOPPIO TEMPERATURE DI MILIONI DI GRADI E PRESSIONI DI
MILIONI DI ATMOSFERE; LE CONSEGUENZE PIÙ EVIDENTI DI
TALE ESPLOSIONE SONO I SEGUENTI EFFETTI:
 MECCANICO: ONDA D’URTO DEVASTANTE SEGUITA DA
UN’ONDA DI RISUCCHIO CHE POLVERIZZA OGNI COSA;
 TERMICO: TEMPERATURE COSÌ ELEVATE CHE TUTTO CIÒ
CHE VIENE A CONTATTO CON L’ONDA D’URTO PRENDE
FUOCO;
 RADIOATTIVO: EMISSIONE DI RADIAZIONI CHE
PROVOCANO MALATTIE E CHE DURANO PER MOLTO TEMPO.