Le parole del nucleare: un vocabolario fatto di termini tecnici, suggestioni e immagini

Per orientarsi all’interno del macro universo che è il nucleare è importante imparare a conoscere le parole che lo compongono. Alcune probabilmente le conoscerai già: atomo, protone e neutrone potrebbe esserti familiari così come il nome Chernobyl. Ma se ti dicessi fusione nucleare? O ancora radiazione?

Come succede per ogni argomento scientifico (ma non solo), anche il nucleare ha un proprio vocabolario, fatto di termini tecnici e altri che, invece, conducono all’energia nucleare per una via più lunga, evocando nella tua mente immagini, suggestioni e ricordi reali o magari di scuola. Avrai sicuramente sentito parlare, per esempio, della fissione nucleare, una delle reazioni che vengono generate, in modo controllato, all’interno delle centrali. Meno familiare, invece, potrebbe esserti il termine fissione nucleare, il secondo modo con cui si può ottenere energia da un atomo. Allo stesso modo, se ti citassi Chernobyl probabilmente sapresti a cosa mi sto riferendo, ma se ti dicessi Sievert o Gray? Prima di proseguire oltre in questa rubrica, voglio darti un piccolo vocabolario del nucleare per poterti orientare nelle interviste e negli approfondimenti che nei prossimi giorni dedicherò a diversi temi.

Atomo

È la più piccola particella di un elemento, in grado di conservare tutte le proprietà chimiche dell’elemento stesso. Ogni oggetto, dunque, è composto da atomi che a loro volta sono costituiti da un nucleo fatto di protoni, di neutroni e da elettroni che ruotano gli girano attorno. I protoni hanno una carica elettrica positiva, gli elettroni hanno invece carica negativa mentre i neutroni, come suggerisce il nome, sono invece elettricamente neutri. Tutte le particelle che risiedono nel nucleo sono unite da delle forze, dette nucleari.

Reazioni nucleari

Quando ti parlo di reazioni nucleari mi riferisco a tutte quelle trasformazioni che riguardano il nucleo e che possono essere spontanee oppure causate dall’uomo. In seguito a una reazione si formano degli elementi diversi da quelli iniziali e viene liberata una grande quantità di energia. Se consideri un nucleo, esso ha una massa inferiore alla teorica somma delle particelle che compongono il nucleo stesso e questa differenza è detta "difetto di massa". La massa mancante si trasforma in energia e la relazione fra la massa di una certa quantità di materia e l’energia è regolata dalla famosa equitazione di Albert Einstein E = mc2. Le due reazioni nucleari più importanti sono la fissione e la fusione.

Fissione

Nel 1938 il fisico tedesco Otto Han e la fisica austriaca Lise Meitner dimostrarono che un atomo di Uranio poteva essere scomposto se colpito, o bombardato, con un neutrone. Il nucleo dunque si spezza in due, producendo particelle subatomiche entrambe di carica positiva, che si respingono con violenza allontanandosi tra loro con un’elevata quantità di energia cinetica. Con la fissione si liberano anche almeno due neutroni che, a loro volta possono provocare reazioni di fissione a catena. L’energia cinetica dei frammenti generati dalla fissione si trasforma in calore che è in grado di alimentare una turbina da cui ricavare energia elettrica.

Centrale nucleare

Trasformare il calore emesso da una reazione di fissione in energia elettrica è il lavoro di una centrale nucleare. Ogni centrale ha un reattore costituto da un nocciolo dove atomi di uranio vengono bombardati dai neutroni. Quindi puoi capire che in una centrale i “combustibili” non sono né petrolio né carbone ma atomi che producono così energia. Come ti ho accennato prima, questa viene utilizzata per alimentare una turbina che genera poi energia elettrica la quale, poi, viene riutilizzata a sua volta.

Scorie

Avrai sentito sicuramente parlare delle scorie radioattive, ovvero i prodotti di scarto del lavoro delle centrali nucleari a fissione. Si tratta di elementi di combustibile “esausto” o esaurito che sono altamente radioattivi e che continuano a emettere un elevata concentrazione di radiazioni anche per migliaia di anni.

Radiazioni

Le radiazioni sono le emissioni di energia sotto forma di onde elettromagnetiche (non ionizzanti) o di particelle che si propagano nello spazio, definite invece ionizzanti perché il passaggio attraverso un atomo lo ionizza portandolo ad un cambiamento di stato elettrico: queste ultime sono quelle che ci interessano. La caratteristica principale di una radiazione è che vi è sempre una cessione di energia alla materia che questa attraversa e si manifesta con un aumento della temperatura: un esempio è la lastra fotografica che viene impressionata, tecnica che viene usata nella diagnostica per immagini. Alcuni elementi, come l'Uranio o il Torio, sono per natura instabili e nel processo di stabilizzazione emettono una certa quantità di radiazioni ionizzanti: il danno che può subire il tuo corpo dipende dall'energia che assorbe.

Dose

Quando si parla di dose di radiazioni si intende la quantità di energia assorbita per unità di peso. Una radiazione, come ti ho spiegato prima, trasmette energia a un copro mentre lo attraversa e questa energia si quantifica in Jaul: la dose è la quantità di energia trasmessa da radiazioni a un corpo e viene espressa in Jaul per Chilo.

Unità di misura delle radiazioni

Le radiazioni possono essere misurate secondo diverse unità di misura. Il Gray (indicato come Gy) è il valore del Sistema Internazionale che misura la dose di radiazioni assorbita mentre il Sievert misura invece gli effetti e il danno provocato dalla radiazione su un organismo.

Fusione

Un’altra reazione con cui si può produrre energia dall’atomo è la fusione. Differentemente dalla fissione però, questa reazione prevede la fusione quindi l’unione di due atomi per formarne uno più grande. È la reazione che avviene all’interno del Sole e in generale nelle stelle: qui i nuclei di Idrogeno si uniscono dando origine a nuclei di Elio e sprigionando una grande quantità di energia termica. Nelle stelle le reazioni di fissione sono favorite dalle forze gravitazionali e, soprattutto, dalle elevatissime temperature.

Chernobyl e Fukushima

Sono i due più importanti e gravi incidenti nucleari registrati nella storia dell’uomo. A Chernobyl, in Ucraina, un difetto di progettazione del reattore nucleare unito all’inesperienza e alla negligenza del personale tecnico sovietico portò all’esplosione del nocciolo del reattore 4: era il 26 aprile del 1986. Di conseguenza fu rilasciata una nube radioattiva nell’aria che, con l’azione trasportatrice dei venti, ricadde sull’Europa (anche sull’Italia) e sulla costa dell’America del Nord. L’11 marzo del 2011, invece, il Giappone fu coinvolto da un terremoto che causò un gigantesco tsunami. Le onde investirono la centrale nucleare di Fukushima. Con i danni ai sistemi di raffreddamento che avrebbero dovuto smaltire la grande quantità di calore, vi fu una serie di esplosioni e conseguenti rilasci di materiale altamente radioattivo nell'ambiente.

Hiroshima e Nagasaki

Ora che sai che cosa sono la fissione e la fusione, possono dirti che entrambe le reazioni sono state usate anche per scopi militari. Il cosiddetto “progetto Manhattan” sviluppò armi, definite “di distruzione di massa”, che vennero impiegate nella Seconda guerra mondiale Le due bombe atomiche che nel 1945 furono sganciate sulle città giapponesi di Hiroshima e Nagasaki sfruttavano proprio la fissione nucleare. Affinché funzioni come arma, questa deve innescare a sua volta la reazione a catena che ti ho accennato prima: la differenza, però, è che in questo caso si tratta di un meccanismo incontrollato e instabile. Accanto a questo, vi sono anche le bombe a idrogeno o Bombe H, una sorta di "evoluzione" delle atomiche usate in Giappone e che invece funzionano così: una prima razione di fissione nucleare dà il via a un'esplosione che innesca le successive reazioni di fusione nucleare. Fortunatamente, questo tipo di ordigno è stato solo testato e mai utilizzato concretamente.

Fonti | Enea; Infn

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Giornalista fin dalla prima volta che ho dovuto rispondere alla domanda “Cosa vuoi fare da grande”. Sulla carta, sono pubblicista dal altro…