Concetti Chiave
- La fusione nucleare avviene quando due nuclei leggeri si uniscono per formare un nucleo più pesante, liberando energia grazie a una maggiore energia di legame.
- Un esempio di reazione di fusione è 2H + 3H → 4He + n, che produce 17,6 MeV di energia, superiore a quella della fissione dell'uranio.
- Per la fusione, i nuclei devono avvicinarsi a una distanza di 10-15 m, richiedendo un'elevata energia cinetica di circa 0,2 MeV per superare la repulsione elettrica.
- La fusione nucleare su larga scala richiede temperature minime di 10^7 K, condizione che consente la formazione di plasma e la fusione degli atomi più leggeri.
- All'interno delle stelle, temperature e densità elevate permettono la fusione di idrogeno ed elio, con possibilità di fusione anche con nuclei più pesanti.
La fusione nucleare consiste nell'unione di due nuclei leggeri in un nucleo più pesante. Anche questa reazione avviene con grande sviluppo di energia, come si comprende osservando l'andamento della curva di questa unità: quando due nuclei leggeri (alla sinistra del massimo della curva) si combinano, il nucleo risultante ha un'energia di legame per nucleone più grande di quella dei nuclei componenti. Di conseguenza la massa finale è minore della somma delle due originarie e la differenza di massa appare sotto forma di energia emessa nella reazione.
Esempio di reazione di fusione
Un esempio di fusione nucleare è la reazione: 2H + 3H —+ 4He + n
in cui un nucleo di deuterio si fonde con uno di trizio formando un nucleo di elio e un neutrone, e liberando un'energia di 17,6 MeV.
La quantità di energia ottenibile nella fusione nucleare è ancora più grande di quella fornita dalla fissione dell'uranio. Per ognuno dei 5 nucleoni che partecipano alla reazione sopra descritta, l'energia liberata è pari a 17,6 MeV/5 3,52 MeV, un valore quasi quattro volte superiore agli 0,9 MeV Per nucleone che si ottengono, come abbiamo visto, dalla fissione.
Affinché avvenga la fusione di due nuclei è necessario che questi si portino a una distanza dell'ordine di 10-15 m, entro il raggio di azione della forza nucleare forte. Poiché tale avvicinamento è ostacolato dalla repulsione elettrica fra protoni, i nuclei devono essere dotati di un'elevata energia cinetica, valutabile intorno a 0,2 MeV.
Quali sono le condizioni per la fusione nelle stelle?
L'energia per produrre artificialmente la fusione di poche coppie di nuclei può essere fornita dagli acceleratori di particelle. Per ottenere invece un processo su larga scala, che permetta di ricavare grandi quantità di energia, bisogna raggiungere e mantenere una temperatura di almeno 107 K. A questa temperatura gli atomi sono completamente ionizzati. La materia si trova, cioè, sotto forma di plasma: un gas complessivamente neutro ma formato da un miscuglio di ioni (i nuclei "nudi") e di elettroni liberi. All'interno delle stelle la temperatura e la densità della materia sono sufficienti a provocare la fusione almeno degli atomi più leggeri, di idrogeno e di elio. Nelle stelle più calde, fra le quali il Sole, i nuclei di idrogeno possono fondersi anche con nuclei più pesanti, come il carbonio e l'azoto.
Domande da interrogazione
- Qual è il principio fondamentale della fusione nucleare?
- Qual è un esempio di reazione di fusione nucleare e la sua energia liberata?
- Quali condizioni sono necessarie affinché avvenga la fusione nelle stelle?
La fusione nucleare consiste nell'unione di due nuclei leggeri in un nucleo più pesante, liberando energia grazie alla maggiore energia di legame del nucleo risultante, come descritto nel testo.
Un esempio di fusione nucleare è la reazione 2H + 3H → 4He + n, che libera un'energia di 17,6 MeV, superiore a quella ottenuta dalla fissione dell'uranio.
Per la fusione nelle stelle è necessaria una temperatura di almeno 10^7 K, che consente la formazione di plasma, permettendo la fusione di atomi leggeri come idrogeno ed elio, e in stelle più calde, anche nuclei più pesanti.
Accedi a tutti gli appunti
Tutor AI: studia meglio e in meno tempo
