Ieri è stata annunciata una nuova scoperta sulla fusione nucleare che potrebbe costituire una pietra miliare nel campo scientifico
Le reazioni di fusione nucleare alimentano il Sole e altre stelle. In una reazione di fusione, due nuclei leggeri si fondono per formare un singolo nucleo più pesante. Il processo rilascia energia perché la massa totale del singolo nucleo risultante è inferiore alla massa dei due nuclei originari.
Difetto di massa
La relazione che consente di calcolare l’energia nucleare a partire dal valore del difetto di massa di un nucleo deriva dalla teoria della relatività di Einstein, secondo cui esiste un’equivalenza tra massa ed energia. La massa può essere considerata una forma di energia: è possibile che essa si trasformi in energia, e che l’energia si trasformi in massa. Tali trasformazioni sono regolate dalla relazione:
E = m · c2
dove c è la velocità della luce nel vuoto, pari a circa 3,00 · 108 m/s. Poiché essa è costante, il rapporto E/m è costante, cioè E e m sono direttamente proporzionali. Se un sistema subisce una perdita di massa deve quindi subire una proporzionale perdita di energia, che sarà ceduta nell’ambiente circostante.
Il difetto di massa è quindi la massa che neutroni e protoni perdono quando entrano a far parte del nucleo. La differenza di massa si trasforma in energia necessaria alla combinazione di protoni e neutroni nel nucleo atomico.
Fissione nucleare
La fissione nucleare si verifica quando un nucleo pesante si rompe e si divide in due nuclei più leggeri, le cui masse sommate insieme sono inferiori alla massa originaria. Dalla fissione nucleare si ottiene quindi energia e avviene nei reattori delle centrali nucleari.
Ad esempio quando il nucleo dell’isotopo di uranio-235 si divide in due nuclei più piccoli, come bario-141 e krypton-92 rilasciando tre neutroni.
Questi neutroni colpiscono altri atomi di uranio-235, che si divideranno anch’essi con formazione di ulteriori neutroni generando così una reazione a catena in una frazione di secondo.
La fissione di un singolo atomo di uranio-235 rilascia 202 milioni di elettronvolt quindi un grammo di uranio contenente solo il 3% di 235U può generare energia equivalente a quella prodotta bruciando da 300 a 3000 kg di carbone.
La scoperta
Gli scienziati che studiano l’energia da fusione presso il Lawrence Livermore National Laboratory in California hanno dato la conferma: annunciata una nuova scoperta sulla fusione nucleare. Benché già note le reazioni di fusione nucleare richiedono una energia maggiore rispetto a quella rilasciata risultando quindi inutili per la produzione di energia.
Alle ore 1:03 del 5 dicembre si è avuta la svolta storica presso il National Ignition Facility. 192 laser giganti hanno fatto esplodere un piccolo cilindro di piccole dimensioni che conteneva deuterio e trizio che sono isotopi dell’idrogeno allo stato solido racchiusi in un diamante.
I raggi laser sono entrati nella parte superiore e inferiore del cilindro, vaporizzando l’idrogeno con produzione di 2.05 MJ di energia in 100 trilionesimi di secondo con un fattore di 1.5 di guadagno energetico.
Questa scoperta annunciata di una nuova scoperta sulla fusione nucleare costituisce la speranza che, in qualche decennio, si possa avere una nuova fonte energetica
Questa energia è illimitata e priva di emissioni di carbonio, priva delle scorie nucleari presenti negli attuali reattori nucleari e, opportunamente finanziata, darà un futuro roseo alle prossime generazioni