LSFoligno UNIPG Centrali nucleari a fissione A A

LSFoligno UNIPG Centrali nucleari a fissione A. A. 2007/8 GCM

LSFoligno UNIPG Nucleo atomico • Il nucleo atomico è costituito da protoni e neutroni – Essi hanno circa 2000 volte la massa di un elettrone, perciò in essi è concentrata la quasi totalità della massa degli atomi (contenenti un ugual numero di protoni ed elettroni). Il numero di protoni (ed elettroni) individua la specie atomica. – Il protone ha carica positiva 1 (opposta a quella negativa degli elettroni) e massa = 1. 007276 amu (unità atomiche di massa) – Il neutrone non ha carica e la massa = 1. 008665 amu – Il protone (nucleo dell’idrogeno H) è stabile – Il neutrone invece “decade” con una vita media di 10. 4 min – Le dimensioni del nucleo sono un fattore 10**(-5) , ossia 5 ordini di grandezza , più piccole di quelle dell’atomo (10 **(-8)cm ) • Un atomo, e dunque tutta la materia, è sostanzialmente vuoto A. A. 2007/8 2

LSFoligno UNIPG Forze nucleari • Se i nuclei sono costituiti da protoni (ossia da cariche positive ) perchè non si frantuma? – Ci sarà infatti una repulsione elettrostatica (forza di Coulomb) – Oggi sappiamo che a piccole distanze vi è una forza attrattiva che tiene uniti tutti i nucleoni ed è chiamata interazione nucleare forte • La interazione nucleare forte agisce in realtà tra i quarks che sono i mattoni di cui sono fatti i nucleoni p e n e molte altre particelle che alcuni decenni orsono venivano considerate elementari – L’ interazione nucleare forte è a corta distanza e agisce solo entro i confini del nucleo – Il suo effetto attrattivo è di granlunga superiore alla repulsione elettrostatica. A. A. 2007/8 3

LSFoligno UNIPG Decadimento del neutrone • Il neutrone, che ha massa leggermente superiore a quella del protone, è instabile e tende a decadere in un protone. • Siccome la carica deve conservarsi nel processo viene emesso anche un elettrone negativo e, per conservare l’energia, anche una particella misteriosa e forse senza massa detta neutrino protone Poof! elettrone neutrone A. A. 2007/8 antineutrino 4

LSFoligno UNIPG Decadimento dei neutroni • I cosiddetti raggi BETA, provenienti dal nucleo atomico (decadimento Beta) provengono appunto dal decadimento dei neutroni, ma oggi si sa che questo decadimento è dovuto ad un’altra interazione nucleare assai più debole di quella che tiene uniti i nucleoni (quarks) e detta appunto Interazione nucleare debole. Ad essa sono dovuti molti altri processi ed è studiata continuamente, avendo caratteristiche molto peculiari. Conservazione massa-energia : – La Massa del neutrone è 1. 008665 amu – Quella di protone + elettrone 1. 007276 + 0. 000548 = 1. 007824 amu – La differenza in eccesso è 0. 000841 amu pari a 1. 4 10 -27 g = 1. 26 10 -13 J = 0. 783 Me. V per la relazione E = mc 2 • 1 a. m. u. = 1. 6605 10 -27 kg 1 e. V = 1. 602 x 10 -19 J La massa non è perduta ma si trasforma in energia cinetica dei prodotti del decadimento!!! A. A. 2007/8 5

LSFoligno UNIPG Alcuni numeri • Un nucleo o nuclide ha un numero definito di protoni( Z), di neutroni (N), e un numero totale di nucleoni: A = Z + N – Per es. l’ isotopo più comune del carbonio ha 6 protoni e 6 neutroni ( 12 C; 98. 9% abbondanza) • Z = 6; N = 6; A = 12 – Un altro isotopo stabile ha 6 protoni e 7 neutroni ( 13 C; solo 1. 1% di abbondanza) • Z = 6; N = 7; A = 13 – Un isotopo non stabile ha 6 protoni e 8 neutroni (14 C; vita media 5730 anni) • Decade in 14 N attraverso un decadimento Beta. • Dunque gli Isotopi di un elemento chimico hanno ugual Z e diverso N A. A. 2007/8 6

LSFoligno UNIPG Radioattività • Quando un nucleo emette spontaneamente una particella… – – Un elettrone attraverso il decadimento ( -) Un positrone (anti-elettrone) attraverso il decaimento ( +) Una particella ( ) che altro non è che un nucleo di 4 He (Z=N=2) Un fotone di alta energia detto raggio gamma ( ) • . . diciamo che esso ha subito un decadimento radioattivo • Certe specie nucleari sono radioattivamente instabili – Ed emettendo la particella cambiano specie nucleare (variano il numero Z) ad eccezione del caso di emissione di un fotone, dove solamente il nucleo passa da uno stato eccitato ad uno meno eccitato, o al livello fondamentale, emettendo appunto un quanto di energia. A. A. 2007/8 7

LSFoligno UNIPG Dosi di radioattività naturale in mrem/anno Sorgente Liv. del mare Città tipica Raggi cosmici 28 55 Rocce-terreno 46 90 Acqua e cibo 40 Aria (soprattutto Radon) 200 Viaggio aereo Ca. 1 per 1600 Km Casa di mattoni 7 Radiografia X 40 ciascuna Trattamento di medina nucleare 14 ciascuno <100 km da centrale nucl. 0. 009 <100 km da central carbone 0. 03 Totale (senza viaggi e medico) A. A. 2007/8 316 387 8

LSFoligno UNIPG Fissione dell’ Uranio Bario and Krypton sono solo un es. dei possibili frammenti A. A. 2007/8 9

LSFoligno UNIPG Fissione • In realtà ci sono solo tre specie di nuclidi interessanti perchè subiscono la fissione quanto vengono penetrati da neutroni lenti, ossia di bassa energia: – 233 U: – 235 U: – 239 Pu: non usato perchè difficile da ottenere quello di uso dominante nei reattori nucleari più usato per le bombe “atomiche” • La fissione di molti altri si può ottenere solo con neutroni o altre particelle più energetiche A. A. 2007/8 10

LSFoligno UNIPG Confronto della fissilità di 235 U e 238 U A energie “termiche” (freccia) 235 U ha probabilità 1000 volte maggiore di subire fissione che 238 U , anche se colpito da n energetici A. A. 2007/8 11

LSFoligno UNIPG Alcuni isotopi interessanti Isotopo Abbond (%) Vita media Decadim. 233 U 0 159 Kanno 234 U 0. 0055 246 Kanno 235 U 0. 720 704 Manno 236 U 0 23 Manno 237 U 0 6. 8 giorni - 238 U 99. 2745 4. 47 Ganno 239 Pu Non naturale 24 Kanno 232 Th 100 14 Ganno A. A. 2007/8 12

LSFoligno UNIPG Storia dell’ Uranio • Come si vede nessun isotopo dell’ U è stabile -ma tutti hanno vite medie molto lunghe, 238 U per es. ha vita media pari all’età stimata della terra. • Nel Big Bang che ha dato origine all’universo non si formarono nuclidi pesanti (solo H, He, Li e un pò di Be) • Nelle stelle con la fusione termonucleare si formano elementi fino al Ferro (Z=56) • Nuclidi più pesanti si formano nelle catastrofi di supernovae , stelle massicce che esplodono dopo avere esaurito la fusione termonucleare. A. A. 2007/8 13

LSFoligno UNIPG Decadimento dell’ U • L’abbondanza relativa osservata oggi ci suggerisce che U comparve 6 x 10**9 anni fa – Assumendo che 235 U e 238 U avevano in origine la stessa abbondanza – Oggi abbiamo ca. 39. 8% dell’originale 238 U e 0. 29% dell’originale 235 U – In accordo con lo 0. 72% di 235 U osservato oggi • Plutonio-239 ha una vita media troppo corta (24, 000 anni) per essere presente in natura • Torio-232 ha vita media molto lunga e ad esso viene attribuita la causa principale del calore geotermico A. A. 2007/8 14

LSFoligno UNIPG Perchè siamo costretti ad usare U? • L’idea di usare nuclidi più leggeri e fissionarli con particelle di energia elevata è impraticabile e non interessante perchè sarebbe necessaria nel processo più energia in entrata di quella che si ottiene in uscita. • Come si vede nel grafico il nuclide Ferro (Z=56) è quello più legato – Ed è proprio l’energia corrispondente a questo maggior legame che noi raccogliamo procedendo con la fissione di elementi più pesanti indietro verso il Fe. I prodotti della fissione hanno una massa leggermente inferiore a quella del nuclide genitore e la differenza viene liberata sotto forma di energia cinetica dei prodotti della fissione , quindi calore. A. A. 2007/8 15

LSFoligno UNIPG Energia di legame per nucleone • Ferro (Fe) è al massimo. . • A destra è il processo di fissione che rilascia energia • A sinistra è invece la fusione • Nelle stelle la fusione si arresta al Ferro • Si noti il grande salto di energia che si ha nella fusione di Idrogeno (H) verso Elio-4. A. A. 2007/8 16

LSFoligno UNIPG Frammenti della fissione • L’Uranio non si spacca in frammenti uguali – Di solito uno ha una massa di ca. 95 a. m. u. e l’altro di ca. 140 a. m. u. • I frammenti sono ricchi di neutroni – che vengono subito rilasciati determinando la fissione a catena. . • Dopo di che subiscono decadimenti che li fanno pervenire ad un nuclide stabile A. A. 2007/8 17

LSFoligno UNIPG Carta dei nuclidi 235 U daughter 1 daughter 2 A. A. 2007/8 nuclide stabile Nuclide radioattivo (instabile) 18

LSFoligno UNIPG In conclusione • 235 U colpito da un neutrone lento subisce una fissione spontanea che dà luogo a : – – Due nuclidi più leggeri (frammenti) Alcuni neutroni lenti secondari Raggi γ dal decadimento di stati eccitati dei nuclidi figli Raggi β (e+ /e-) dai decadimenti Beta dei nuclidi figli • Il tutto accompagnato da tanta energia cinetica(calore) – delle molte particelle leggere prodotte – Da ogni grammo di 235 U si ricavano 65 X 10**12 J, ossia ca. 16 milioni KCalorie – Da confrontare con le 10 Kcalorie per grammo della benzina!!! A. A. 2007/8 19

LSFoligno UNIPG Bombe atomiche • Un neutrone lento inizia il processo nel quale oltre ai due frammenti si liberano alcuni neutroni lenti. • Se intorno c’è suffiente materiale fissile si può instaurare una reazione a catena • Esiste una massa minima critica che per 235 U è ca. 15 kg, per 239 Pu ca. 5 kg • Una bomba atomica è assai semplice: basta predisporre due masse sottocritiche e metterle insieme quando si vuole che esplodano. – Si deve però arricchire l’ 235 U che è scarso. A. A. 2007/8 20

LSFoligno UNIPG Problemi dell’energia nucleare GCM A. A. 2007/8

LSFoligno UNIPG Reattori nucleari • In essi la fissione nucleare e’ usata semplicemente come sorgente di calore per fare bollire acqua producendo vapore che aziona la turbina del generatore elettrico • Controllando la reazione a catena in modo opportuno si puo’ mantenere calda la sorgente periodi anche superiori ad un anno • L’ efficienza e’ limitata dalla solita formula della termodinamica = (Th - Tc)/Th • - 30– 40%, tipicamente A. A. 2007/8 22

LSFoligno UNIPG Schema di centrale nucleare A. A. 2007/8 23

LSFoligno UNIPG Il nocciolo del reattore Qui non sono mostrate le barre di controllo che assorbono neutroni e controllano la reazione a catena A. A. 2007/8 24

LSFoligno UNIPG Struttura del combustibile • Si vuole circondare l’uranio con il fluido che porta via il calore – Si richiedono grandi superfici • Per rallentare i neutroni – L’acqua e’ molto adatta • Pertanto l’ U e’ impacchettato in fasci di barre • Le barre contengono U arricchito con ~3% 235 U • Un impianto tipico da 1 GW richiede ca. 200 ton/anno • L’U dura 3 anni e viene sostituito 1/3 ogni anno A. A. 2007/8 25

LSFoligno UNIPG Barre di controllo • Il concetto e’ semplice: noi vogliamo che ci sia solamente un neutrone in eccesso per ogni fissione che poi incontri un altro 235 U • Inserendo e disinserendo barre di assorbitore di neutroni si controlla il processo • In caso di emergenza tutte le basse vengono abbassate A. A. 2007/8 26

LSFoligno UNIPG Costo del nucleare vs. C (es. USA) A. A. 2007/8 Aumentando la sicurezza i costi aumentano. . 27

LSFoligno UNIPG Uranio : risorsa limitata • Oggi l’ U costa circa 20 Euro al Kg – Il che rappresenta solo 1% del costo dell’energia nucleare • Aumentando la richiesta aumenta il costo di estrazione • Si valuta che possano essere ancora disponibili 3 x 10**6 ton= 3 x 10**9 Kg a costi fino a 10 volte mano a mano superiori • Attualmente ci sono nel mondo ca. 350 GW di nucleare – distribuito in circa 450 centrali da . 8 GW • 3 x 10**9 ton dunque durano circa 100 anni ma solo ai ritmi attuali – ma solo 20 anni se si passasse completamente al nucleare A. A. 2007/8 28

LSFoligno UNIPG Reattori Breeder • La limitatata disponibilita’ di 235 U si puo’ superare nei reattori a breeding che generano il 239 Pu come materiale fissile. • In essi i neutroni attaccano il non-fissile 238 U trasformandolo dapprima in 239 U – che decade beta in 239 Np (vita media 24 min) – 239 Np decade poi in 239 Pu (vita media 2. 4 giorni) – anche nei reattori normali 1/3 dell’ energia proviene via 239 Pu A. A. 2007/8 29

LSFoligno UNIPG (cont. ) • Se per questa strada covertiamo tutto lo 238 U disponibile in 239 Pu i 30 anni di prima vengono moltiplicati per 140 diventando 4200 anni ! • Un problema tecnico : il refrigerante deve essere un metallo liquido per es. Sodio o Litio • Il 239 Pu e’ poi quello usato nelle bombe atomiche, dunque assai pericoloso se finisce nelle mani sbagliate… • In questo momento ve ne sono solo 4 nel mondo, tra cui Superphoenix in Francia A. A. 2007/8 30

LSFoligno UNIPG Rischi • In tutto il mondo ormai solo la Francia ha puntato tutto sul nucleare con 80% dell’elettricita’ prodotta ( e anche venduta a noi…) • Per es. Negli USA nessun nuovo reattore e’ stato progettato – dopo il famoso incidente di Three-Mile Island • Cause di incidente: – Criticita’ : la reazione a catena “sfugge di mano” fusione del nocciolo – Il raffreddamento viene a mancare : surriscaldamento fusione – Esplosioni del vapore o chimiche possibili fusione I reattori non possono in realta’ esplodere per via nucleare A. A. 2007/8 31

LSFoligno UNIPG Valutazione dei rischi • Demandato ad agenzie di controllo come AIEA e NRC negli USA • Un rapporto NRC del 75 stabiliva : – Mancanza di raffreddamento probabilit’ 1/2000 per RA (reattore x anno) – Rilascio significativo di radiazione 1/1, 000 per RA – Probabilita’ di morte di 100 persone in un incidente: la stessa che per un meteorite che cade sulla terra • Un rapporto NRC 1990 considera disatri “esterni” (incendi, terremoti , etc. ) – Rilascio significativo di radiazione 1/250, 000 per RA – Ogni 100 reattori in 30 anni di vita 1% di probabilita’ A. A. 2007/8 32

LSFoligno UNIPG Incidente Three-Mile Island, 1979 • • Il peggiore avvenuto negli USA Mancanza di raffreddamento a soli 6 mesi di vita Una combinazione di errori umani e meccanici Gravi danni al nocciolo – Ma il serbatoio di contenimento non ha ceduto per cui la radioattivita’ rilasciata nell’ambiente non rilevante • Meno di 1 mrem per la popolazione vicina – Meno di 100 mrem per il personale – Da confrontare con la dose annuale di 300 mrem • Ma la popolazione si e’ spaventata (Film: The China Syndrome) A. A. 2007/8 33

LSFoligno UNIPG Disastro di Chernobyl 1986 • Il piu’ grave in assoluto. Colpevole inosservanza delle norme di sicurezza accompagnato da una progetto antiquato e instabile. • Si trattava di un reattore a acqua bollente, moderato a grafite – Usato per la produzione di testate al 239 Pu – Dovendosi cambiare spesso le barre per estrarre il Pu non era circondato da un recipiente di contenimento A. A. 2007/8 34

LSFoligno UNIPG Chernobyl, cont. • Il 25 April 1986 gli operatori decisero di fare un “esperimento” mentre il reattore abbassava la potenza per l’ordinaria manutenzione – Fu disabilitato il sistema di raffreddamento di emergenza • in palese violazione di tutte le regole – Furono estratte tutte le barre di controllo – Furono spente le pompe di raffreddamento – Si perse il controllo del reattore, causando una esplosione di vapore che scoperchio’ il reattore stesso – Seguirono incendi, nocciolo esposto, grandi perdite di materiale radioattivo A. A. 2007/8 35

LSFoligno UNIPG Conseguenze di Chernobyl • Un totale di circa un milione di persone (135000 nel raggio di 30 km) risultarono esposte ad elevate dosi di radioattivita’ • L’attesa era di 25000 a 50000 morti per tumore – che confrontate con un totale di circa 20 milioni sono sempre meno del 3 per mille (se questo puo’ consolarci. . ) • 31 persone morte sul sito e 200 gravemente malati A. A. 2007/8 36

LSFoligno UNIPG Proliferazione • Reattori nucleari significa disponibilita’ di Uranio arricchito e di Pu. • Se l’umanita’ evolve verso il nucleare su grande scala , soprattutto con reattori breeder sara’ facile avere Pu disponibile per scopi nefasti. • Teniamo presente pero’ che il numero di testate nucleari al Pu immagazzinate soltanto in USA e in Russia sono gia’ piu’ che sufficienti per distruggere l’intera umanita’… A. A. 2007/8 37

LSFoligno UNIPG Scorie radioattive • Un problema enorme all’origine non ben valutato… • Ogni reattore e’ dotato di una vasca di raccolta dei rifiuti – che in origine doveva durare 150 giorni ca. – ora si parla di 30 anni e passa • Si tratta di una grande varieta’ di materiale con diverse vite medie – Valutazioni per un impianto da 1 GW : 70 MCurie dopo un anno; 14 MCi dopo 10 anni; 1. 4 MCi dopo 100 anni; 0. 002 MCi dopo 100000 anni…. A. A. 2007/8 38

LSFoligno UNIPG Come si misura la radioattivita’ • • L'unità di misura della radioattività è il becquerel (Bq). 1 Bq = 1 disintegrazione al secondo. Poiché questa unità di misura è assai piccola, la radioattività si esprime molto spesso in multipli di Bq: k. Bq , MBq, GBq. Usato anche il Curie (Ci) definita come la quantità di radioattività presente in un grammo di radio. Questa unità è enorme: 1 Ci = 37 GBq = 37 miliardi di Bq. Le radiazioni prodotte dai radioisotopi interagiscono con la materia con cui vengono a contatto, trasferendovi energia. Tale apporto di energia, negli organismi viventi, produce una ionizzazione delle molecole: da qui la definizione di radiazionizzanti. La dose di energia assorbita dalla materia caratterizza questo trasferimento di energia. Gli effetti possono essere irrilevanti o più o meno dannosi, a seconda della dose di radiazioni ricevuta e del tipo di radiazioni. L'unità di misura della dose assorbita dalla materia a seguito dell'esposizione alle radiazionizzanti é il Gray (Gy). 1 Gy corrisponde alla energia di 1 Joule (J) assorbita da 1 kg di materia. Per una misura degli effetti biologici dovuti alla dose di radiazioni assorbita, è stato introdotto il concetto di equivalente di dose, che tiene conto della dannosità più o meno grande, a parità di dose, dei vari tipi di radiazionizzanti. In questo caso, l'unità di misura è il Sievert (Sv) e suoi multipli. Ad es. una radiografia al torace corrisponde a circa 0, 14 m. Sv (milli Sv) La dose annualmente assorbita da ogni individuo per effetto della radioattività naturale è in media di 2, 4 m. Sv per anno. Il limite massimo di dose stabilito dalla legge italiana per le persone è 1 m. Sv per anno al di sopra della dose naturale di radiazioni (20 m. Sv per lavoratori impegnati in attività che prevedono l’uso o la manipolazione di di radioisotopi). A. A. 2007/8 39

LSFoligno UNIPG Scorie (cont. ) • Le particelle emesse non sono radioattive (cioe’ non decadono ulteriormente – Si tratta infatti di elettroni negativi, o positivi, nuclei di He, fotoni – Esse sono ionizzanti e possono rompere atomi e molecole che incontrano e danneggiare la materia biologica • Seppellire le scorie in profondita’ appare una buona soluzione - perche’ la radiazione viene assorbita dal cemento, roccia, terreno. . – ma c’e’ il fattore tempo. Le vite medie sono lunghissime… – la conformazione del terreno, le falde acquifere cambiano. . – dunque ci sono grossi fattori di incertezza. A. A. 2007/8 40

LSFoligno UNIPG Fusione nucleare: la speranza. . • Piuttosto che fissionare nuclei pesanti, perche’ non si fanno fondere nuclei leggeri? alfa (4 He) tritio • Il Ferro e’ il nuclide piu’ legato. . • Se prendiamo nuclei leggeri che sono poco legati e li riuniamo in nuclei piu’ pesanti e lagati si libera energia • Per es. Se si passa dai protoni (1 H) all’ elio (4 He). • E’ cio’ che avviene nel sole ecc. deuterio protone A. A. 2007/8 41

LSFoligno UNIPG Fusione termonucleare nel sole • Nel centro del Sole ci sono 16 milioni di gradi e quindi abbastanza energia per fare unire i protoni tra loro , nonostante la repulsione elettrostatica, e formare quindi Deuterio e Elio. • La reazione per mole risulta ~20 milioni di volte piu’ energetica delle normali reazioni chimiche 4 protoni: massa = 4. 029 2 neutrini e fotoni (luce) 4 He : massa = 4. 0015 A. A. 2007/8 42

LSFoligno UNIPG E=mc 2 : Bilancio dell’energia • Il nucleo di He e’ piu’ leggero di 4 protoni! • La differenza di massa e’ 4. 029 – 4. 0015 = 0. 0276 a. m. u. – – – 0. 7% della massa scompare e diventa energia 1 a. m. u. = 1. 6605 10 -27 kg La difference e’ pertanto 4. 58 10 -29 kg Moltiplicato per c 2 da’ 4. 12 10 -12 J 1 mole (=6. 022 1023 ) di protoni 2. 5 1012 J Da confrontare con 100– 200 k. J/mole delle normali reazioni chimiche (~20 milioni di volte piu’ potente!. . ) – Corrisponde a 150 milioni di Kilocalorie/ grammo • Da confrontare con i 16 milioni /g dell’uranio e le 10 /g della benzina… A. A. 2007/8 43

LSFoligno UNIPG Fusione Artificiale • 16 milioni di gradi sono sufficienti a mantenere la fusione nel sole, che e’ enorme… • In laboratorio sono in realta’ necessarie T ben piu’ elevate (tipo 50 - 100 milioni di gradi) gia’ solo per far partire il processo • La reazione base e’ : 1 H + 1 H 2 H + e+ + ( protone-protone deuterio) • Sembra un poco piu’ facile se si fa deuterio + tritio – 2 H + 3 H, ovvero 2 D + 3 T • In questo caso: 2 H + 3 H 4 He + n + 17. 6 Me. V (equivalenti a 81 M kcal/g) A. A. 2007/8 44

LSFoligno UNIPG Dove si trovano il Deuterio e il Tritio? • L’idrogeno naturale contiene 0. 0115% di 2 D e l’idrogeno e’ contenuto in abbondanza infinita nell’acqua del mare. . - Il Tritio e’ non stabile (vita media 12, 32 anni) e non si trova in natura. -Si puo’ ottenere bombardando il Litio-6 con neutroni (per es. si possono utilizzare i neutroni extra della reazione D-T circondando il nocciolo della reazione con una coperta di Litio) -ma anche la disponibilita’ di Li naturale e’ limitata. -La reazione D-D non avrebbe limiti di disponibilita’ ma richiede temperature ancora superiori. A. A. 2007/8 45

LSFoligno UNIPG Scorie? ? • In pratica nessuna… • Il Tritio e’ l’unica sostanza radioattiva coinvolta - ma l’energia e’ bassa, la vita media corta. . • I neutroni extra possono incidere su nuclei metallici delle strutture e renderli radioattivi – ma si tratta di effetti piccoli comunque. . A. A. 2007/8 46

LSFoligno UNIPG Evviva la fusione dunque. . ! • Infatti ma non ci siamo ancora riusciti…( a parte le bombe all’idrogeno. . ) • Si tratta di un problema tecnologico difficilissimo – Si tratta di confinare e trattenere plasma (gas ionizzato) a 50 milioni di gradi … – Garantendo continuita’ il flusso del combustibile , l’estrazione del calore, la fornitura di Tritio , etc. – Con enormi problemi di turbulenza del plasma , ancora non ben capiti ne’ dal punto di vista teorico ne’ sperimentale. . • Viene ancora inseguito, ma l’entusiamo sta diminuendo - perche’ gia’ da 50 anni si dice che occorre aspettare almeno altri 50 anni…. A. A. 2007/8 47

LSFoligno UNIPG Qualche speranza? • La fusione e’ stata gia’ realizzata in laboratorio in enormi macchine chiamate Tokamaks – Per es. nel 1993 si sono ottenuti ~6 MW Tokamak di Princeton nel New Jersey – Purtroppo pero’ erano necessari ~12 MW per mantenere la reazione… • Se di successo si puo’ parlare la fusione funziona benissimo nelle bombe a idrogeno! – Una bomba atomica a fissione (es. con 239 Pu) viene usata per produrre la temperatura e pressione necessarie per innescare la fusione – Li. D (deuteruro di Litio) viene inserito nella bomba – Neutroni della fissione convertono Litio in Tritio – Il Tritio si fonde con il Deuterio A. A. 2007/8 48