Concetti Chiave
- La fissione è il processo di scissione di un nucleo pesante in due nuclei più leggeri, con conseguente perdita di massa convertita in energia.
- Un esempio significativo di fissione avviene con l'uranio 235, utilizzato nei reattori nucleari per generare energia elettrica.
- Il processo di fissione dell'uranio 235 inizia quando un neutrone bombarda il nucleo, che si scinde in bario e kripton, emettendo neutroni e raggi gamma.
- La reazione a catena si verifica quando i neutroni emessi da una fissione bombardano altri nuclei di U235, innescando ulteriori fissioni e liberando altri neutroni.
- L'uranio 238 non è fissile, ma è considerato fertile perché, assorbendo un neutrone, può generare plutonio fissile tramite un processo di "fertilizzazione".
Per fissione si intende la scissione di un nucleo pesante , ossia con elevato numero di massa, in due nuclei più leggeri, tali che la somma delle loro masse sia inferiore alla massa del nucleo di partenza. Evidentemente si verifica una perdita di massa, che si trasforma in energia.
Qual è la reazione di fissione dell'uranio 235?
Un tipico esempio di fissione è dato dalla reazione che avviene a carico dell’uranio 235 definito “fissile”. Nei reattori nucleari commerciali tale reazione viene sfruttata per ottenere lo sviluppo dell’energia necessaria alla generazione elettrica. Il processo viene innescato dal bombardamento del nucleo di U235 con un neutrone(particella priva di carica elettrica ma dotata di massa 1): l’uranio lo assorbe, aumentando il proprio numero di massa di una unità (da 235 a 236); a questo punto subisce la fissione , scindendosi in due nuclei, bario e kripton. La somma dei numeri atomici di questi ultimi è 92 ( coincide con il numero atomico del nucleo dell’uranio) ma la somma dei loro numeri di massa è pari a233, dunque inferiore di 3 unità al numero di massa dell’uranio dopo l’assorbimento del neutrone: ciò in quanto dalla reazione vengono emessi anche 3 neutroni più raggi gamma.
Autopropagazione della fissione
L’emissione di neutroni consente l’autopropagazione della fissione (c.d. reazione a catena), in quanto basta che almeno uno di essi vada, a sua volta, a bombardare un altro nucleo di U235 perché la fissione si ripeta, liberando altri 3 neutroni e così di seguito.
Non subisce la fissione l’altro isotopo dell’uranio, cioè U238: questo , bombardato con un neutrone, lo assorbe, aumentando il suo numero di massa da 238 a 239 (mentre il numero atomico rimane lo stesso, 92). A questo punto, però ,non si ha la fissione, bensì l’emissione da parte del nucleo di un raggio beta, ossia di un elettrone: tale evento comporta l’aumento di una unità del numero atomico da 92 a 93, e la generazione di una nuova specie chimica, ossia il NETTUNIO (Np). Anche questo emette un raggio beta così che il suo numero atomico passa da 93 a 94 generando un ‘ altra specie chimica, il PLUTONIO (94Pu239), fissile. Il nucleo dell’U238 non è fissile ma fertile, in quanto genera un nucleo fissile quale il plutonio attraverso la “fertilizzazione”.
Domande da interrogazione
- Qual è il processo di fissione dell'uranio 235 e come viene utilizzato?
- Cosa si intende per reazione a catena nella fissione nucleare?
- Qual è la differenza tra U235 e U238 in termini di fissione?
La fissione dell'uranio 235 avviene quando un neutrone bombarda il nucleo di U235, che assorbe il neutrone e si scinde in due nuclei più leggeri, bario e kripton, liberando energia. Questo processo è sfruttato nei reattori nucleari per generare elettricità.
La reazione a catena si verifica quando i neutroni emessi dalla fissione di un nucleo di U235 bombardano altri nuclei di U235, innescando ulteriori fissioni e liberando altri neutroni, continuando il ciclo.
L'uranio 235 è fissile e può subire fissione, mentre l'uranio 238 è fertile e non subisce fissione diretta; invece, può trasformarsi in plutonio fissile attraverso un processo di fertilizzazione che coinvolge l'assorbimento di neutroni e l'emissione di raggi beta.
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