Concetti basilari sull'energia atomica

Prima di addentrarci in quella che è la vera e propria Fusione Nucleare Fredda (FF), credo sia meglio schiarirci le idee fornendo concetti basilari e semplici che ci serviranno per una migliore e corretta interpretazione dei fenomeni che più avanti studieremo assieme. Tengo a precisare che gli argomenti relativi alla FF verranno trattati in maniera accessibile a tutti, anche a chi di fisica non conosce un emerito tubo, perché il mio scopo è solo quello di diffondere la cultura dell'energia pulita e alternativa. Si fanno enormi sforzi (anche economici) per ridurre al minimo le emissioni di gas tossici nell'aria eppure, contestualmente, si fa poco o niente per inculcare questa nuova cultura nelle menti dei nostri figli. Si pensi, ad esempio, che nelle scuole si fa riferimento alla produzione di energia esclusivamente prodotta da combustioni: un'importanze minima, se non addirittura inesistente, viene riservata, nelle programmazioni scolastiche, alle fonti di energia rinnovabili e/o alternative. Non possiamo migliorare le nostre condizioni se non si inizia ad operare nelle mentalità di coloro che rappresenteranno il futuro del mondo, cioè i nostri figli. E' proprio in questo bisogno di rinnovamento di coscienza che va inquadrato questo lavoro che sto portando avanti attraverso questo sito internet.

Dopo questa brevissima introduzione (faccio sempre troppe parole, che difetto!!!) entriamo nel merito dei concetti basilari dell'energia atomica.

Anche solo per sentito dire, ognuno di noi si è trovato a che fare con parole del tipo fusione nucleare o fissione nucleare. Iniziamo col distinguere le due cose.

Il termine fissione letteralmente significa spaccamento; infatti la fissione nucleare si basa sullo spaccamento di atomi pesanti per formare atomi più leggeri. La fissione comunemente usata è quella secondo la quale atomi di Uranio si spaccano dando vita ad atomi di Rubidio e Cesio (che sono altri elementi chimici con peso atomico minore dell'uranio. Si veda, a proposito, la figura in basso).

Direi che la figura chiarisce meglio le idee. Come è ben visibile, l'atomo di uranio viene spaccato tramite bombardamento di neutroni che vengono accelerati e lanciati contro l'uranio a velocità elevatissime. Quel numerino in basso (200MeV) rappresenta la quantità di energia che viene emessa durante la scissione. Occorre tener presente la regola fondamentale secondo cui in natura nullo si crea, nulla si distrugge ma tutto si trasforma; infatti l'energia prodotta non nasce dal nulla ma dal cosiddetto difetto di massa osservato dal famoso fisico Einstein, secondo cui la somma delle masse degli elementi prodotti non è uguale alla massa dell'elemento originario. Infatti la massa mancante si è trasformata in energia secondo la ben nota formula E=mc², dove c è una costante che rappresenta la velocità della luce nel vuoto (300000 Km/s), m è la massa mancante ed E è l'energia prodotta.

Durante lo spaccamento dell'uranio, la forza d'urto elevata fa sì che vengano espulsi dall'atomo una certa quantità di neutroni che, a loro volta, serviranno a spaccare altri atomi dando vita alla famosa reazione a catena. Ma affinché una tale reazione avvenga con maggiore probabilità e forza occorre arricchire l'uranio di altri neutroni, in maniera da elevare il suo numero atomico da 235 a 238.

Il grosso problema legato alla fissione nucleare è la produzione delle famose scorie radioattive, cioè atomi di uranio che sfuggono alla reazione che, essendo stati drogati di neutroni, risultano instabili quindi radioattivi e nocivi a persone, animali, ambiente in genere.

Ma la fissione nucleare non è l'unico modo per ottenere energia da processi atomici. Esiste qualcosa di più potente, economico e assolutamente pulito (nel senso che non produce scorie come nel caso della fissione). Ma si sa che le cose che sembrano più belle sono sempre le più difficili da ottenere: il nucleare, purtroppo, non non rappresenta l'eccezione che conferma la regola. Ma veniamo al punto; il processo di fusione nucleare consiste nel fondere (unire) due atomi leggeri per formarne uno più pesante. Si nota chiaramente che la fusione è il processo inverso della fissione. E' ciò che succede nelle stelle (e quindi anche nel nostro Sole), cioè molto semplicemente si fondono atomi di idrogeno (gas leggero) per dar vita ad atomi di Elio (gas più pesante) con conseguente grande emissione di energia, che nel nostro caso è fonte di vita, luce e calore (basti pensare al Sole, no?). L'energia prodotta segue dalle stesse considerazioni fatte per la fissione, cioè dal difetto di massa con tutte le sue conseguenze (si veda la figura in basso).

Anche in questo caso la figura chiarisce meglio ciò che è stato detto. C'è comunque da precisare il fatto che qui viene mostrato soltanto un caso particolare di fusione in cui entrano in gioco atomi di Deuterio (isotopo leggero dell'idrogeno) che si fondono per dar vita ad un isotopo dell'Elio con emissione di energia (3,2MeV) e neutroni.

Il problema relativo alla fusione è che, affinché essa avvenga, sono necessarie temperature elevatissime e non riproducibili in laboratorio (in pratica servirebbe creare l'ambiente tipico dell'interno di una stella in cui si parla di temperature di milioni di gradi centigradi); la fusione nucleare, così intesa, prende il nome di fusione nucleare calda. La sfida di alcuni scienziati e ricercatori è quella di generare ambienti in cui possa avvenire una fusione nucleare a temperature relativamente basse. E' in questa ottica che va inquadrata la cosiddetta Fusione Nucleare Fredda (CF - Cold Fusion). Logicamente dedicherò alla fusione nucleare in genere, e alla FF, grandi spazi a parte; questa infatti è solo una breve introduzione che ci porterà nel misterioso mondo del nucleare e della CF.

Valerio Curcio