Chimica per non-magistrati

Come nascono gli elementi? Alcune di queste reazioni comportano la formazione di elementi grandi da elementi più piccoli. Finora, siamo stati in grado di osservare solo la formazione di elementi molto piccoli qui sulla Terra. La sequenza di reazione osservata sembra essere la seguente: Gli atomi di idrogeno-1 si scontrano per formare gli isotopi di idrogeno più grandi, idrogeno-2 (deuterio) e idrogeno-3 (trizio). Nel processo si formano positroni e raggi gamma. I positroni si scontrano con qualsiasi elettrone disponibile e si annichilano, producendo altri raggi gamma. Nel processo, vengono prodotte enormi quantità di energia per tenerci caldi e continuare a fornire reazioni.

Fusione nucleare

In contrasto con la fissione nucleare, che ha come risultato la formazione di isotopi più piccoli da quelli più grandi, lo scopo della fusione nucleare è di produrre materiali più grandi dalla collisione di atomi più piccoli. La forzatura degli atomi più piccoli insieme ha come risultato un impacchettamento più stretto e il rilascio di energia. Come si vede nella figura 1, l’energia viene rilasciata nella formazione dell’atomo più grande, l’elio (He) dalla fusione di idrogeno-2 e idrogeno-3 e dall’espulsione di un neutrone.

Questo rilascio di energia è ciò che guida la ricerca sui reattori a fusione oggi. Se tale reazione potesse essere realizzata in modo efficiente sulla Terra, potrebbe fornire una fonte pulita di energia nucleare. A differenza delle reazioni di fissione, la fusione nucleare non produce prodotti radioattivi che rappresentano un pericolo per i sistemi viventi.

Le reazioni di fusione nucleare in laboratorio sono state straordinariamente difficili da realizzare. Sono richieste temperature estremamente alte (nell’ordine dei milioni di gradi). Devono essere sviluppati metodi per forzare gli atomi insieme e tenerli insieme abbastanza a lungo per reagire. I neutroni rilasciati durante le reazioni di fusione possono interagire con gli atomi nel reattore e convertirli in materiali radioattivi. C’è stato qualche successo nel campo delle reazioni di fusione nucleare, ma il viaggio verso un’energia di fusione fattibile è ancora lungo e incerto.

Sommario

• Il processo di fusione nucleare è descritto.
• Sono dati esempi di reazioni di fusione nucleare.

Pratica

Leggete il materiale al seguente indirizzo e rispondete alle seguenti domande:

http://science.howstuffworks.com/fusion-reactor.htm

1. Quali temperature sono necessarie perché la fusione avvenga?
2. Perché è necessaria un’alta pressione?
3. Cosa fa un reattore a confinamento magnetico?
4. Come funziona un metodo di confinamento inerziale?

Rassegna

1. Cos’è la fusione nucleare?
2. Perché la fusione nucleare è di interesse oggi?
3. Qual è un problema nello studio della fusione nucleare in laboratorio?

Glossario