NOZIONI PRELIMINARI ENERGIA NUCLEARE ATOMO ISOTOPI RADIOATTIVITÀ

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2 NOZIONI PRELIMINARI ENERGIA NUCLEARE ATOMO ISOTOPI RADIOATTIVITÀ

3 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

4 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.

5 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

6 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 = IN NATURA ESISTONO CIRCA 90 ELEMENTI (DALL'IDROGENO, IL PIÙ LEGGERO, ALL'URANIO, IL PIÙ PESANTE) E CIRCA 270 ISOTOPI

7 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.

8 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

9 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.

10 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

11 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.

12 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

13 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%.

14 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.

15 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

16 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%)

17 BOMBA ATOMICA _ STORIA _ 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 FERMI OTTIENE LA PRIMA FISSIONE NUCLEARE IN LABORATORIO ESPLOSIONE DEL PRIMO ORDIGNO NUCLEARE NEL NEW MEXICO BOMBA SU HIROSHIMA ( MORTI) BOMBA SU NAGASAKI ( MORTI)

18 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.

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