La bomba H è l'evoluzione della bomba atomica, con effetti devastanti tali da distruggere l'intero pianeta. L'ultimo test eseguito dalla Corea del Nord ha provocato un sisma di magnitudo pari a 6.3, sprigionando una energia di circa 15 volte superiore a quella atomica sganciata durante la seconda guerra mondiale.
Introduzione
L'arma nucleare è un dispositivo esplosivo che deriva la sua forza distruttiva dalle reazioni nucleari, sia dalla fissione che da una combinazione di reazioni di fissione e di fusione. Entrambi rilasciano grandi quantità di energia da piccole quantità di materia. Dal momento che esse sono armi di distruzione di massa, la proliferazione delle armi nucleari è un punto focale della politica delle relazioni internazionali. Ci sono due tipi fondamentali di armi nucleari: quelle che derivano la maggior parte della loro energia dalle reazioni nucleari di fissione (comunemente chiamate bombe atomiche), e quelle che usano le reazioni di fissione per iniziare una fusione nucleare che producono una grande quantità di energia totale. Queste ultime sono generalmente definite armi termonucleari o più colloquialmente come bombe a idrogeno (abbreviate come bombe H), in quanto si basano su reazioni di fusione tra isotopi di idrogeno (deuterio e trizio).
Differenze
Una bomba a idrogeno, chiamata anche bomba termonucleare o bomba a H, utilizza una seconda fase di reazione per ingrandire la forza di un'esplosione atomica. Questa fase è la fusione: mescolare insieme gli atomi di idrogeno nello stesso processo che alimenta il sole. Quando questi atomi relativamente leggeri si uniscono, rilasciano i neutroni in un'onda di energia distruttiva. Un'arma a idrogeno usa un'esplosione iniziale di fissione nucleare per creare un impulso che comprime e fonde piccole quantità di deuterio e trizio. I neutroni liberati possono far aumentare la reazione a catena con uno strato di uranio avvolto attorno ad esso, creando un'esplosione molto più devastante della fissione (figura 1). Il principio della bomba atomica è la fissione nucleare, ovvero quando il nucleo atomico si divide in due o più nuclei più leggeri quando viene colpito da neutroni liberi. Gli isotopi che vengono utilizzati sono l'uranio 235 e il plutonio 239 (figura 2).
Figura 1: schema di una bomba H
Figura 2: schema di una bomba atomica
Fissione e Fusione
Esistono due tipi di esplosioni atomiche che possono essere facilitate da Uranium-235: fissione e fusione. La fissione, semplicemente, è una reazione nucleare in cui un nucleo atomico si divide in frammenti (di solito due frammenti di massa paragonabile), le cui masse sommate non raggiungono la massa originaria: la massa "mancante" viene trasformata in energia in accordo alla legge E = mc2 di Einstein. L'atomo originario viene colpito, o meglio bombardato, da un flusso di neutroni tale da liberare altri neutroni in un processo a catena coinvolgendo altri atomi. La prima reazione di fissione fu realizzata da Enrico Fermi e i suoi ragazzi di Via Panisperna mentre bombardavano dell'uranio con neutroni. Solo successivamente, alcuni fisici tedeschi cominciarono ad analizzare in dettaglio l'evento al fine di produrre energia o ordigni nucleari. Nella fissione nucleare, la scissione di un materiale libera una certa quantità di isotopi radioattivi poichè posseggono un eccesso di neutroni e subiscono una catena di decadimenti beta. L'energia dell'Uranio 235 nel processo di fissione è pari a 211 MeV.
Una reazione di fusione, d'altra parte, è di solito avviata con una reazione di fissione. A differenza della bomba atomica, quella di fusione deriva il suo potere dalla fusione di nuclei di vari isotopi di idrogeno nei nuclei di elio. La fusione nucleare è un tipo di reazione che avviene nelle stelle dove due nuclei leggeri si fondono formando un terzo elemento. Deuterium e trizio, che sono isotopi di idrogeno, forniscono nuclei ideali interagenti per il processo di fusione. Due atomi di deuterio, ciascuno con un protone e un neutrone o un trizio, con un protone e due neutroni, si uniscono durante il processo di fusione per formare un nucleo di elio più pesante che ha due protoni e uno o due neutroni. Nelle attuali bombe termonucleari, il litio-6 deuteride viene utilizzato come combustibile di fusione; si trasforma in trizio all'inizio del processo di fusione.
Conclusione
La fusione nucleare/termonucleare è un fenomeno che avviene naturalmente nel sole e nelle stelle. La più grande centrale termonucleare che abbiamo è il sole, attraverso il quale riusciamo ad alimentare una buona fetta del pianeta attraverso i pannelli fotovoltaici. Alcuni scienziati non sono d'accordo sulla probabilità che la ricerca termonucleare possa portare a una nuova generazione di bombe a idrogeno che funzionano sul principio della fusione pura. La fusione è una reazione molto più difficile da ottenere, ma produce più energia rispetto alla fissione. Non vi è alcuna reazione a catena, pertanto non esiste un'esplosione (l'innesco è termico, portando l'idrogeno a temperature elevate). In pratica, la fusione nucleare è un processo usato in una modalità incontrollata per le bombe H e in una forma controllata nei reattori termonucleari in fase di sperimentazione.
Troppo sconvolgente.
Nulla a confronto con Hiroshima e Nagasaki.
Le conseguenze si avrebbero nell’immediato ma anche dopo.
Speriamo non ci debba essere mai tale evenienza. Le energie dovrebbero essere usate solo per scopi benefici.
Decisamente d’accordo. Al riguardo, sarebbe interessante capire che cosa pensa la community delle centrali nucleari…
Vuoi anche sapere il parere di un quasi Ingegnere Nucleare? 🙂
Sulle centrali nucleari sono abbastanza d’accordo.
Esse sono pulite e molto redditizie. Il problema è quando se ne perde il controllo o accade qualche esplosione.
Io personalmente credo che anche il Nucleare, come tutte le “scoperte o “invenzioni” (a seconda che siate Platonici o meno), puo’ essere usato per il bene o per il male (e qui potremmo cmq aprire un ampio dibattito su cosa sia il male, poiche’ e’ sempre solo questione di stabilire di che il “brutto cattivo” e chi sia il dio che meno ci piace, chiamandolo “demonio”).
Io studiato Nucleare non perche’ ne sia particolarmente affezionato, bensi’ era l’unico corso di Laurea (ora trasformato in un triste “corso di Energetica” con 1 mini-orientato Nucleare) che avesse una sufficiente quantita’ di esami di Fisica che mi facessero avere l’impressione di non aver fatto la scelta sbagliata, inscrivendomi a Ingegneria (come quando stai con qualcuno ma pensi ancora alla tua ex :-)).
Premetto che ho studiato a fondo gli incidenti di Three Miles Island e quello di Chernobyl, poiche’ studiate nel corso di Sicurezza degli Impianti Nucleari (che non ho mai dato, poiche’ di una noia mortale). Nel primo caso, e’ cavitata una pompa dell’impianto primario, 1 bestia da 1 MW. Per tutta una serie di problemi (nonché’ forse errori nella ridondanza degli impianti di recovery), questa cavitazione ha fatto si che l’acqua del primario (circuito di raffreddamento del Vessel) si sia fermata senza piu’ raffreddare il nocciolo. Questo si e’ fuso, ma e’ rimasto fortunatamente dentro il vessel di contenimento, limitando i danni (almeno questo e’ quello che dicono :-).
Per Chernobyl, invece, bisognerebbe impalare (per essere gentili) gli addetti di quel giorno. Se non ricordo male stavano testando proprio un improvement nel sistema di sicurezza e, per simulare un guasto hanno giocato con questi sistemi. Ora purtroppo l’esercitazione e’ divenuta troppo realistica. La grafite, usata come moderatore in quel tipo di reattore, ha un coefficiente neutronico (semplifico i termini, per non diventare troppo tecnico) che fa si che il reattore diventi critico all’aumentare della temperatura. Ora, innescando questo perverso meccanismo nella simulazione, la grafite ha contribuito a rendere il tutto lievemente super-critico, non tale da diventare una bomba, ma tale da innescare un meccanismo di fuga verso temperature sempre piu’ alte che anno creato il disastro. Il vero problema, oltretutto, e’ che la grafite brucia molto lentamente, liberando gas (CO2 e similari) che purtroppo contengono particelle attivate, ovvero radioattive.
Io non me la sento quindi di condannare la tecnologia o il nucleare, bensi’ condanno SEMPRE l’uomo, che con le stronzate fa succedere cose simili.
Per quanto riguarda la bomba H, non mi pare che si tratti di tecnologia nuova, bensi vecchia come tutto il resto. Il futuro saranno senz’altro i reattori a fusione, progettati per essere intrinsecamente sotto-critici (quindi in caso di disruzione (si chiama cosi) del plasma, il sistema collassa senza esplodere).
Per chi cmq demonizza il nucleare, ricordo che gran parte dell’energia che compriamo dalla Francia e’ proprio Nucleare e che, quindi, quando leggete messaggi in rete contro il Nucleare sono stati scritti da un competer alimentato con Energia Nucleare.
Una bella coerenza, non c’e’ che dire.
C’è un esempio “tristemente famoso”: la centrale del Garigliano, chiusa verso la fine degli anni 70. Il sito fu una scelta errata in quanto zona alluvionale.
Nel 1982 venne pubblicato uno studio dall’ENEA http://comitatoantinuclearegarigliano.blogspot.it/2014/06/studio-sulla-distribuzione-dei.html
Nella parte meridionale del Lazio (a un tiro di schioppo dalla centrale) il numero di morti per leucemia/cancro è altissimo. Considerate che io abito proprio lì e se ne sentono di tutti i colori…. Qualcuno sconsiglia il pesce fresco come alimento perchè radiocesio e cobalto entrano nella catena alimentare.
Il fiume Garigliano segna il confine con la campania, oltre il quale c’è la famigerata “terra dei fuochi”. Immaginate quindi la piana del Garigliano come zona di sovrapposizione tra terra dei fuochi e rifiuti radioattivi, poiché qualche anno fa la procura di S. Maria Capua Vetere aprì un fascicolo x indagare alcuni tecnici che avevano (secondo l’accusa) “seppellito” rifiuti radioattivi.
Anche vicino a dove abito io, precisamente a Saluggia, hanno stoccato i rifiuti attivati della vecchia centrale di Trino (la Enrico Fermi, per precisione).
Purtroppo anche quella e’ zona alluvionale e a rischio idrogeologico, eppure qualche genio ha pensato bene di metter tutto li’ (e cascata altri geni avranno fatto gli approval per la messa in opera etc etc).
Di nuovo, per la stupidita’ dell’uomo (e non della tecnologia) e per giri di mazzette et similia, si corrono enormi rischi, contribuendo inoltre a pungolare la popolazione che chiaramente ha sempre piu’ sfiducia nel Nucleare, proprio per tutti questi motivi.
Cmq le centrali di nuova generazione (che in Italia non sono mai arrivate chiaramente a causa del referendum) sono anni luce da problemi del genere. Hanno sistemi di controllo a tripla o quartupla ridondanza e tecnologie molto spinte.
Per poter funzionare, una centrale deve poter aver uno scambiatore di calore a valle dell’impianto (per realizzare un ciclo di Carnot, per semplificare). Per far questo (a parte le torre di raffreddamento a secco, quelle tipiche nelle foto di impianti nucleari) le centrali devono essere costruite vicino a corsi d’acqua con una portata sufficiente a garantire lo scambio termico.
Questo implica che l’acqua venga pescata a monte e rilasciata a valle della centrale, riscaldata (il ciclo di Carnot, anche di una macchina ideale, prevede che cmq non si possa trasformare interamente calore in lavoro, ma una parte debba essere ceduta cmq all’indietro. Per dirla semplicemente: un’autovettura scalda e pocihe’ non tutto il calore della combustione puo’ venir trasformato in lavoro motore. Ecco perche’ i motori termici sono fra le macchine termiche a peggior resa). Chiaramente il primo dubbio che puo’ venire e’ “ma i pesci? la fauna del fiume, etc etc?
Esistono leggi molto severe in tal senso (per lo meno in Francia), per cui non si puo’ avere un salto termico maggiore di tot gradi in modo da non alterare l’ecosistema.
Ovviamente ora le centrali, con tutte queste leggi nuove e tecnologie all’avanguardia, sarebbe stra-sicure rispetto al passato. Ma questo non lo sapremo mai, qui in Italia.
Contemporaneamente l’Uranio non avra’ piu’ vita lunga e presto cessera’ e a quel punto subentrera’ (parte sempre dell’ambito nucleare) la fusione calda, che verso il 2060 dovrebbe avere la tecnologia necessaria per supportare le centinaia di milioni di Kelvin necessari per innescare il plasma.
riguardo le centrali nucleari che citi della Francia…
ricordo di aver visto un servizio in tv (forse Report ?) dove non tutto è oro quello che “luccica”, come si suol dire…
erano andati a intervistare gente che abita nelle vicinanze di una centrale, e ce n’erano delle “belle”…la gente a volte era costretta (veniva raccomandata) a rimanere in casa per problemi alla centrale, a ingoiare specifiche pasticche (se non ricordo male!) mi pare di iodio. dalle centrali venivano “rilasciate” delle sbuffate di vapori che (dovrebbero) avere una radioattività inferiore a certi limiti imposti dalle leggi, ma in realtà pareva che i limiti minimi erano stati “tarati” al rialzo, quindi in atmosfera ci finiva qualcosa + del dovuto…
il tutto veniva definito dalle autorità come incidenti occasionali se non ricordo male.
molta gente del posto stava male o si era già ammalata….
purtroppo la mente umana è bacata….se si riuscisse a fare tutto nel rispetto dell’ambiente e degli umani/animali senza voler per forza lucrarci (andando al riasparmio con le sicurezze), la fonte di energia nucleare sarebbe anche un “buon investimento”, ma a mio avviso rimane sempre e comunque una fonte con un elevato (troppo) rischio di radioattività e nocività per l’umanità…
Capisco il punto di vista, ma non tutte le centrali hanno il tipo di problemi che tu citi. Le centrali vecchie, degli anni 80/90, sono sicuramente piu’ obsolete e quindi con “vecchi” problemi.
E’ anche vero che, soprattutto nella sensazione “popolare”, basta che una centrale dia problemi per condannare tutta la tecnologia.
Basta vedere Chernobyl e come questo incidente abbia influenzato moltissimo il referendum degli anni 80 (e faccio notare che in tutto il mondo, solo in Cina e in Italia si era dismesso il nucleare dopo quell’incidente).
Non sono qui a nascondermi con un dito, ma nemmeno a condannare una tecnologia che ha dato in suoi frutti per decenni. Ribadisco che, personalmente, e’ una tecnologie piu’ sicure del mondo:e’ un po’ come andare in aereo: e’ il mezzo di trasporto piu’ sicuro statisticamente, ma quando capita l’incidente e’ irrimediabilmente devastante. Cionostante la gente vola tutti i giorni affidandosi alla statistica.
Per concludere, e’ l’uomo a rendere la tecnologia pericolosa (sia con le bombe, sia con leggerezze come quella di Chernobyl e in Giappone, dove hanno costruito una centrale in zona con pericolo tsunami e i risultati si sono visti).
La stessa tecnologia della bomba, ci permetterà’ in futuro di avere centrali sicure (intrinsecamente sottocritiche). Diffidate cmq da chi dice che la fusione e’ energia “pulita”. Anch’essa emette radioattività’ (neutroni e nuclei vari) che vengono rallentati per raccogliere il calore, come per le centrali a fissione convenzionali.
è sicuro che dobbiamo pensare a fonti energetiche alternative, questo non va discusso.
il nucleare è un’alternativa (fra le varie). il problema del nucleare? è sicura? non è sicura? è pericolosa?
indubbiamente nel corso degli anni si sono sviluppate tecnologie che la rendono molto + sicura di molti anni fa, quando era agli albori.
Dal mio personale punto di vista però è un’energia troppo pericolosa e con effetti devastanti sia nel breve che nel lungo periodo…
Capisco il tu punto di vista, che e’ quello tipico di una persona non addetta ai lavori (ovvero tutto il resto del mondo, tranne quelli che hanno studiato la materia).
Ho lo stesso tipico di discussione con dei miei colleghi, la cui massima aspirazione alla Scienza e’ leggere Focus (non sto dicendo che anche tu anche questa formazione, non ti conosco, quindi non so). Uno di questi e’ anche fra i possibilisti della Terra piatta (no comment).
Capisci che con gente del genere non puoi ragionare. Io posso parlare di sistemi ridondanti, cicli entalpici, spiegare in dettaglio l’equazione di trasporto neutronico, ma loro rimangono sempre dell’idea “cieca” che il Nucleare e’ pericoloso. D’altra parte, cio’ che non si conosce ci fa paura, e con l’avvento di Internet i siti allarmistici e con informazioni fuorvianti crescono a dismisura.
Io ho passato anni a studiare il Nucleare, non ne sono un super fan, visto che tanto l’Uranio prima o poi finirà. Ma le centrali a fusione saranno probabilmente il futuro. Ma stiamo tranquilli: tanto in Italia non ne faranno mai e potremo dormire sonni tranquilli grazie al Referendum.
Buon giorno a tutti,
al di là della fusione e/o fissione nuclesre, che sono state ampiamente discusse precedentemente, questi fenomeni sono governati dalle leggi della fisica. Leggi inesorabili che nessun governante di turno può sogniarsi di cambiare.. La conoscenza, di queste leggi, da parte dell’umanita, sono sicuramente sufficenti per sfruttare pacificamente questa fonte di energia a nostro vantaggio. Sicuramente sono state anche sviluppate le adeguate tecnologie con le quali si possono realizzare macchine sicure. A mio parere, il problema principale di tutto questo discorso non sta nella criticità dei fenomeni di natura fisica, che governano queste macchine, ma dal fatto che esse sono poi soggette alle leggi CRETINE del mercato, che solo l’umanità poteva inventare!!!
In virtù di queste leggi, se queste macchine si dimostrano anti economiche, scattano i tagli gestionali di varia natura. Questi ultimi, come risultato finale, portano ad inficiare la sicurezza della macchina,
In questa discussione si sono fatti vari esempi.
Il discorso dello smaltimento delle scorie radioattive è un capitolo a se stante (1).
Concludendo, per quanto mi riguarda:
nucleare? NO GRAZIE!!!!
Fintanto che l’umanità sia assolutamente matura per utilizzare
questi “gioccattoloni”!!!!
1) A titolo informativo cercate sui motori di ricerca:
carlo rubbia amplificatore
amplificatore carlo rubbia
rubbiatron
Ciao Roby,
sono praticamente d’accordo su tutto con te, come avevo gia’ scritto sopra, ovvero il problema non e’ nelle tecnologie, ma nella stupidita’ degli umani nel loto utilizzo.
Detto questo, non credo che la fissione durerà ancora molto, per l’esaurirsi delle scorte. La fusione invece partira’ in modo produttivo fra 40/50 anni. Chiaramente magari a quel punto avranno trovato altre tecnologie che possono surclassarla.
L’amplificatore di Rubbia ho avuto il privilegio di vederlo presentato da Rubbia stesso, e di studiarne la sua proposta. Nel dipartimento di Energetica, quando il quel periodo girava quel documento, si sentivo sempre solo 2 frasi:
1) amplificatore di Energia e’ un nome che NON HA ALCUN SENSO. L’energia non si puo’ amplificare, e’ una costante del moto (Hamiltoniana) per qualsiasi tipo di sistema (classico, quantistico o relativistico). Io sono completamente d’accordo con questa considerazione, poiche’ il nome e’ completamente misleading (e, didatticamente, contribuisce a rimpolpare le schiere di gente che legge le notizie se avere il background per farlo).
Questo non e’ grave. Rubbia e’ bravo nel marketing e a vendere le sue idee, quindi quel nome sicuramente colpisce e rimane in testa.
2) qui c’e’ un problema tecnologico molto difficile da affrontare. Come si vede dai tuoi link, il sistema prevede un shell ultrafine di uranio (sferico quindi) usato come amplificatore neutronico.
Ecco, dal punto di vista ingegneristico, realizzare con la tecnologia attuale un film ultrathin di Uranio di quel tipo e molto, molto complesso. Sia per la robustezza dell’uranio, sia per altri motivi su cui non mi dilungo.
Non dico che sia impossibile da realizzare, solo che sapere molto complicato e molto, molto costoso.
Rubbia aveva proposto questo motore per essere montato su un razzo in un ipotetico viaggio verso Marte.