Fissione e fusione nucleare: mettiti alla prova

Guida alla fissione e alla fusione nucleare

La fissione nucleare è la scissione di un nucleo pesante, come l'uranio-235 o il plutonio-239, in due o più nuclei più leggeri, con emissione di neutroni e un'enorme quantità di energia. Quando un neutrone lento viene assorbito da un nucleo di uranio-235, si forma lo stato eccitato uranio-236, che si spezza liberando circa 200 MeV per evento. I neutroni emessi possono colpire altri nuclei e innescare una reazione a catena: nei reattori questa viene controllata con barre di assorbimento e moderatori, che rallentano i neutroni per aumentare la probabilità di fissione.

La fusione nucleare è il processo opposto: due nuclei leggeri, tipicamente isotopi dell'idrogeno come deuterio e trizio, si uniscono formando un nucleo più pesante, ad esempio elio-4, liberando energia secondo la relazione di Einstein E = mc². La difficoltà principale è superare la repulsione coulombiana tra i nuclei carichi positivamente: servono temperature dell'ordine di milioni di kelvin, come nel cuore delle stelle o nei reattori sperimentali a confinamento magnetico. La fusione libera più energia per chilogrammo di combustibile della fissione e produce meno rifiuti radioattivi a lunga vita.

Un errore comune è pensare che la massa si 'perda' nelle reazioni nucleari: in realtà la massa mancante è la difetto di massa, convertita in energia di legame del nucleo prodotto. Un altro equivoco è credere che la fusione sia 'più facile' perché unisce invece di spezzare: al contrario, richiede condizioni estreme, mentre la fissione avviene già con neutroni termici. Infine, attenzione a non confondere l'energia di legame per nucleone con l'energia totale: il ferro-56 ha il massimo di energia di legame per nucleone, ed è per questo che la fissione è conveniente per nuclei più pesanti del ferro e la fusione per nuclei più leggeri.