appunti sull'energia nucleare

1. Progetto per capire chi siamo L’ENERGIA NUCLEARE Giulia Sarri III C Mercurio

4. La materia è composta da atomi. L’atomo è la più piccola parte della materia, il nome deriva dal greco e significa indivisibile. Solo agli inizi del ‘900 gli scienziati sono riusciti a spiegarne la struttura. I vari elementi che esistono sul nostro pianeta sono composti da atomi di tipo diverso. Gli elementi combinandosi tra loro danno origine ai composti, es. l’idrogeno combinandosi con l’ossigeno da origine all’acqua(H+O 2 H2O). L’atomo è composto da un nucleo contenente protoni(carica positiva +) e neutroni(carica neutra n) attorno orbitano gli elettroni(carica negativa -), e sono tanti quanti i protoni contenuti nel nucleo. Solo successivamente furono scoperte anche altre particelle; alfa (α) di massa piccolissima ma dotate i notevole energia (particelle radioattive), riescono ad attraversare una sottile lamina d’oro. Le dimensioni di un nucleo sono 10 -15 4 2 H La massa identifica neutroni e protoni. Il numero di massa è la somma tra protoni e neutroni. Gli isotopi sono atomi dello stesso elemento chimico, e quindi con lo stesso numero atomico, ma con differente numero di massa. La differenza delle masse è dovuta a un diverso numero di neutroni presenti nel nucleo dell'atomo. 1 1 H Prozio 1 2 H Deuterio 1 3 H Trizio idrogeno massa Numero atomico un protone + + n n + n ISOTOPI Non cambia il numero atomico ma, cambia il numero di massa. Molti sono radioattivi.

5. Diritto: il referendum Stato liberale: votano solo i ceti benestanti(proprietari terrieri, imprenditori)solitamente solo ai maschi veniva riconosciuto il diritto al voto. Stato democratico: suffragio universale, votano tutti dalla maggiore età. In Italia questo diritto è stato raggiunto nel 1948. Democrazia indiretta: i cittadini eleggano i propri rappresentanti che provvederanno ad approvare e proporre le norme per tutti. Democrazia diretta: il popolo può proporre e votare direttamente le leggi. Iniziativa di legge: può essere proposta da un gruppo di almeno 50 . 000 elettori. Dopo la guerra l’Italia si è affidata a un referendum per scegliere se diventare una repubblica o rimanere una monarchia. Successivamente il referendum del 1974 ha contribuito a cambiare la legge introducendo il divorzio.

7. Fino ad oggi in Italia ci sono stati 59 referendum ammissibili, 68 non ammissibili e 12 evitati dal parlamento cambiando la legge senza dover ricorrere al referendum. Esempio : Ad aprile del 1986 nella centrale nucleare di Chernobyl vi fu un grave disastro. Fino ad allora in Italia la maggior parte della popolazione era favorevole all’utilizzo del nucleare per la produzione di energia elettrica, ma il disastro successo mutò l’opinione pubblica. Fu indetto l’8 novembre 1987 un referendum i cui esiti portarono allo smantellamento delle centrali nucleari allora esistenti e al divieto di costruirne altre. Oggi anche se probabilmente l’opinione sul nucleare è cambiata e un gran numero di persone sarebbe favorevole alla realizzazione di centrali nucleari ma nessuna di queste persone è disposta ad vere l’impianto vicino alla propria abitazione: not in my backyard (non nel mio cortile).

8. Storia del nucleare All’inizio del ‘900 si scopre la struttura dell’atomo, A Enrico Fermi viene conferito il premio Nobel per la fisica. Nel 1939 in Germania si fanno esperimenti sull’atomo, viene scoperto che si può ottenere facilmente energia per mezzo della scissione. La fissione nucleare può essere utilizzata anche per scopi militari in quanto con questo processo possono essere confezionate bombe di notevole potenza distruttiva. Fino al 1938 gli scienziati di tutto il mondo divulgavano liberamente le loro scoperte sulla struttura della materia, ma in quell’anno a seguito dell’occupazione dell’ Austria da parte della Germania, i rapporti tra i vari stati europei si fecero tesi e per la paura di un possibile conflitto i russi richiamarono in patria tutte le migliori menti, tra questi uno scienziato che lavorava in Inghilterra.A questo scienziato gli inglesi, per spirito di collaborazione, e al fine di permettergli di proseguire i suoi esperimenti in patria, gli inviarono tutto il suo laboratorio. Questo non sarebbe successo qualche anno dopo, quando, a causa delle mutate condizioni politiche, sul nucleare venne posto il più alto riserbo “top secret”. Nel 1940 i tedeschi invasero la Polonia. Il mondo scientifico è preoccupato dell’ espandersi del nazismo. Il fisico americano Leo Szilard, prevedendo il futuro interesse di Hitler per l’utilizzo a scopi bellici dell’energia nucleare, convinse, insieme ad altri scienziati, Einstein a scrivere una lettera al presidente degli stati uniti Roosvelt. Il 6 dicembre 1941 Roosvelt autorizzo’ l’organizzazione del progetto Manhattan che portò alla realizzazione della prima bomba atomica nel luglio del 1945.

9. Intanto, sei mesi dopo la Polonia, i tedeschi attaccarono la Francia. Giugno 1940 l’Italia entrò in guerra. 1941 i tedeschi attaccarono l’Unione Sovietica. Dicembre 1941 i Giapponesi attaccarono Pearl Harbor, gli Stati Uniti entrarono in guerra. La seconda guerra mondiale in Europa fu vinta sostanzialmente dai russi. Il 6 agosto del 1945 gli Stati Uniti lanciarono una bomba all’uranio ( Little Boy) su Hiroshima, 200 . 000 giapponesi vaporizzati il 75% della città rasa al suolo. Alcuni giorni dopo un altra bomba, questa volta al plutonio, (Fat Man) fu lanciata su Nagasaki, questo pose fine alla guerra nel Pacifico. Nel 1949 i russi, costruiscono la loro prima bomba atomica, nel 1952 gli Stati Uniti fecero esplodere la prima bomba termonucleare (bomba all’idrogeno fissione/fusione) 500 volte più potente della bomba di Hiroshima. Nella bomba a idrogeno la fissione dell’uranio fornisce la temperatura necessaria per innescare nell’idrogeno una reazione di fusione a catena. Il calore arriva fino a 5 . 000 . 000°C, la stessa temperatura del sole. Tutti i paesi cercarono di costruire bombe atomiche. Sorsero laboratori giganti un po’ in tutto il mondo. Raddoppiarono gli investimenti sulla scienza e soprattutto sul nucleare. Al disotto di Ginevra fu costruito un un laboratorio con un aacceleratore di particelle che si estende per più di 5km. L’energia nucleare alla fine degli anni ’40 iniziò ad essere studiata per usi civili.

10. In realtà questa fonte di energia e’ molto pericolosa in quanto può sfuggire facilmente dal controllo con disastri di portata enorme, inoltre si producono delle scorie che restano radioattive per millenni.In Russia nel 1954 viene costruita la prima centrale elettrica ad energia atomica, segue la Gran Bretagna nel 1956, gli Stati Uniti nel 1958. Nel 1979 ci fu il più serio incidente nucleare della storia americana avvenuto nella centrale di Three Mile Island, fortunatamente senza vittime, l’incidente fu reso noto solo 5 anni dopo. Nel 1986 il disastro nella centrale di Chernobyl con fuoriuscita di radiazioni causò centinaia di vittime. Le centrali nucleari di nuova costruzione sono molto più “sicure” ma sussiste comunque il problema dello smaltimento delle scorie radioattive, attualmente vengano stivate nel sottosuolo, solitamente in miniere di sale o chiuse in fusti che poi vengono gettati nelle profondità marine. Sono stati pensati anche altri sistemi come quello di lanciarle nello spazio, verso il sole. Questa soluzione anche se definitiva al momento oltre ad essere estremamente costosa presenta il rischio che se il lancio fallisse le scorie ricadrebbero sulla terra. La soluzione migliore sarebbe quella di ottenere energia con la fusione ma le temperature raggiunte con questo processo per le conoscenze attuali non la rendono possibile, in Francia si stanno conducendo esperimenti cercando di contenere la massa di idrogeno con campi elettromagnetici, ma le difficoltà sono ancora molte e forse solo in un futuro lontano potremmo disporre di questa energia.

11. Statistiche sul disastro di Chernobyl Il 26 aprile 1986 alle una di notte nella centrale nucleare di Chernobyl ci fu un esplosione il reattore nr.4 prese fuoco nell’incidente morirono immediatamente 2 tecnici. Delle 400 persone che lavoravano nella centrale e fra i pompieri che accorsero a domare l’incendio vi furono 237 irradiati gravi. Trenta morirono nei mesi successivi altri 19 tra il 1987 e il 2005. Fra la popolazione circostante furono colpiti particolarmente i più giovani (0-14 anni) circa 4.000casi di tumore alla tiroide che hanno provocato 15 morti. Questi i dati certi osservabili poi ci sono le vittime differite per le quali e’ difficile stabilire se la loro morte e’ ricollegabile all’incidente. Si stima che la popolazione irradiata da piccole dosi sia circa sei milioni tra le quali si potrebbero verificare 9.000 morti per tumore. Esempio: Nel Messico, la sera in una strada a quattro corsie (due per ogni senso di marcia) c’è troppo traffico, e da quattro sono passati a sei corsie. L’aumento è del 50%. Trilussa ha scritto delle poesie, anche sulla statistica.

12. Scienze (appunti) Se il nucleo di un atomo è grande, gli elettroni possono essere molto lontani. Le reazioni nucleari sono due: 1)fusione; 2) fissione: La fusione produce energia partendo dall’idrogeno. Con un grammo di idrogeno si produce una quantità di energia molto superiore a quanta se ne produrrebbe con la stessa quantità di uranio. Il tempo di dimezzamento ( t / 2 ) delle radiazioni per l’uranio è di 12 anni. La fusione presenta lo svantaggio della non controllabilità. La fissione= divisione, scoperta in Germania alla fine del ’39. Gli elementi utilizzati per la fissione sono: uranio, plutonio, torio. La fissione è una reazione provocata artificialmente, è una scissione dell’atomo, di solito 238 U, 235 U; per dividere il nucleo si bombarda con neutroni e il nucleo si divide, formando degli elementi con atomi più piccoli (Es. Kr, Ba). E=nc 2 n n n n + + + + n 92 Kr n n 141 Ba La fissione avviene su isotopi del metallo pesante, si usa soprattutto l’uranio, in quanto facilmente reperibile, e’ molto radioattivo. Da nessun’altra reazione chimica si riesce ad ottenere tanta energia quanta da la fissione, il primo utilizzo fu per impieghi militari (bomba atomica); successivamente per scopi civili quali la produzione di energia elettrica.

13. La radioattività è presente in natura, anche nel centro della terra c’è radioattività. Molte rocce vulcaniche (es: tufo) sono naturalmente radioattive. La radioattività si dimezza t / 2 , in tempi diversi a seconda dell’elemento considerato. I tempi di decadimento degli isotopi sono così precisi che vengano anche utilizzati per realizzare strumenti per la misura del tempo. L’energia si trasferisce sotto forma di radiazioni (luce, calore, onde radio). ALFA α nuclei di elio; BETA β sono radiazioni naturali o artificiali. GAMMA γ RAGGI x x Reattori nucleari Il reattore nucleare produce acqua calda. Le torri alte, nelle centrali, servono per il raffreddamento del vapore. L’uranio è costituito in barre; l’acqua pesante è u n moderatore (acqua con deuterio). n n + + Acqua pesante Acqua TURBINA REATTORE GENERATORE DI VAPORE GENERATORE ELETTRICO

14. Note: L’uranio impoverito, per l’elevato peso specifico e’ utilizzato anche per la realizzazione di proiettili. Unità di misura delle radiazioni: eV=1,6 -19 J (joule) Effetti delle radiazioni sulle cellule: Radicali liberi H 2 O + ; H 2 O - ; OH; H,tendono ad attaccare alcune parti della cellula, soprattutto a far mutare il dna. Le radiazioni producono alle cellule dell’epidermide un invecchiamento precoce. Selenio: metallo anti invecchiamento.

15. Vitamine A, C, E sono anti radicali liberi α e β sono particelle ionizzanti. γ e x sono le radiazioni più pericolose e più potenti. Nel 1898 scoperti i raggi x , attualmente molto usati in medicina. I raggi γ si adoperano per sterilizzare, di solito negli ospedali (siringhe di plastica ecc.). Per proteggerci dalle radiazioni si usano lastre di piombo di qualche centimetro di spessore. Ogni spessore riduce del 90% le radiazioni con lo spessore decivalente. La radioattività si misura contando le particelle che vengono emesse al secondo (1 bequerel una particella al secondo). ASSORBITORE Energia assorbita per porzioni di materia 1J/Kg Gray(Gy) Dose equivalente: tiene conto del tipo di radiazione e del tipo di tessuto. Dose efficace: dose equivalente per ogni tessuto si misura in Sievert (sv). Dose assorbita: energia assorbita per porzione di materia Gy massa del carro. Effetti deterministici: si possono misurare in base alla causa (Es. abbronzature, bruciature). Effetti stocastici: sono i più pericolosi.