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27-09-10
Per ricavare energia dal nucleare, non emetto in atm. sostanze inquinanti come accade quando brucio il carbone!
Limiti:
- costo d'impianto;
- paura radiologica;
- incidenti nucleari;
- scorie radioattive
Il 1o reattore nucleare usato per produrre energia, producendo scorie che sono persistenti
L'interesse per il nucleare resta alto perché il nucleo garantisce una certa indipendenza energetica per un Paese
- ci sono molti reattori
- riduce l'inquinamento ambientale
443 reatt. nucl. operano in 30 Paesi diversi
La Cina è alla guida della rinascita nucleare
- è autosufficiente per la produzione di reattori
In Cina e negli USA i reatt. nucl. sono di terza generazione avanzata (3+). Per la quarta generazione si vuole optare per strutture modulari per poi distribuirle nei vari Paesi → strutture più piccole
I reatt. di 4ta gen hanno caratteristiche positive in termini di sicurezza → la probabilità di rischio ↓ | componenti che potrebbero essere la causa di incidenti
FISICA NUCLEARE
- Z = n° atomico = n° protoni all'interno del nucleo
- N = n° neutroni
- A = n° massa = Z+N
ZXA
(Z,A) → questa coppia mi identifica in modo univoco il composto/elemento che utilizzo nel reattore
definisce l'elemento chimico
ISOTOPI = elementi che hanno lo stesso Z
ISOBARI = nuclei che hanno lo stesso A
Per definire un nucleo atomico serve introdurre un nuovo parametro: la massa del nucleo che è legata in modo diretto con l'energia che produce una reazione per una reazione può risultare differenza di energia.
L'unità di misura della massa è 1 a.m.u = 1,6604×10-27 kg
E = m c2 => 1 a.m.u = 931,84 MeV
1eV = energia vista da 1e- quando è accelerato da una d.d.p.: V
1eV = 1,6021×10-19 J
L'energia termica di una particella in quiete in un ambiente a T ~ 300K è circa dell'ordine di 10-2 eV => 5 MeV è "grande"
mp = 1,67236×10-24 g = 1,00728 a.m.u
mn = 1,67426×10-24 g = 1,00866 a.m.u
me = 9,10841×10-28 g = 0,00054859 a.m.u
DIFETTO DI MASSA
Δ = Z mp + N mn - M Rappresenta la massa dei singoli costituenti del nucleo prima della formazione del legame che mi porta allo stare in unico nucleo.
Mi dà un'idea dell'energia di legame che è necessario che ci sia per tenere assieme il nucleo => energia totale di legame.
Per togliere un nucleone (= protone, neutrone) dal nucleo devo utilizzare un'energia > dell'energia data dal difetto di massa.
Esempio: Deuterio (1H2) mp + Mn = 2,01594 a.m.u
mH2 = 2,01355 a.m.u
ΔE = 2,226 MeV = En di legame
Maggiore è l'energia di legame più è stabile il nucleo più serve molta energia per rompere il nucleo
Principio di Indeterminazione
Noi non possiamo sapere con certezza quale è lo stato energetico di un sistema. Questa indeterminazione è stata scritta in modo analitico da un'equazione del tipo
ΔEΔt ≈ ħ ( = h/2π)
questa eq lega energia e tempo alla costante di Planck.
Se noi abbiamo il nucleo in uno stato eccitato in realtà esso non si trova in uno stato energetico ben preciso ma attorno ad esso si ha una nube di altri stati di altre energie possibili che esso (il nucleo) può raggiungere.
non è una linea infinitamente sottile, in realtà è una linea sfumata
ΔE ≈ ħ/λ
ΔE = ampiezza stato eccitato
=> ΔE = f · ħ/π = ampiezza
linea
non è un unico valore ma comprende una finestra di energie. Quando γ colpisce un atomo/nucleo e raggiunge uno stato eccitato, se γ ha un'energia tale per cui il nucleo si posiziona in uno stato quantistico fra quelli definiti, allora la probabilità che questo accadimento avvenga è molto superiore alla probabilità balistica cioè alla probabilità di colpire quel nucleo come se fosse una boccia
Questo concetto è molto importante perchè il raggiungimento di stati quantificati da parte del nucleo fra sé e in abbattimento è importante per il nucleo stesso quindi la probabilità che avvenga un'interazione che porta il nucleo a questi livelli è molto valida.
Se noi spariamo una serie di γ a diverse energie si scoprì che γ in che viene assorbito con più probabilità è il γ che
Quando l'Ex disponibile per il nucleo quindi l'Ex è portata a n, non è dentro delle "finestrelle" => la probabilità è bassa.
Poiché i livelli energetici sono molti, gli "finestrelle" sono più di una.
In quando l'n è pronto a rilasciarsi al nucleo in n, che coincide con i livelli eccitati del nucl. composto => abbiamo a picchi di probabilità che chiamiamo RISONANZE
Lo scatt. di risonanza avviene quando un n è in collisione con il nucleo ed ha un'energia da rilasciare al nucleo composto tale per cui può portare il nuc. comp ai livelli eccitati.
La prob. con cui questo avviene è molto alta. Durante lo scattering elastico il nucleo composto risputa fuori in con la stessa energia. Solo alcune energie di n permettono lo scatto di risonanza!
Lo scatt. potenziale è uno scatt. in cui i n collidono con i nucleoni in maniera elastica senza portare alla formazione del nucleo composto (=scatti senza formazione nucleo composto).
L'En disponibile per la reaz. nucleare è data dall'n che il nucleone n dà al nucleo l'En di legame. Avendo il "nato" nel nucleo rilascia la sua en. di legame.
(Δ⁄A en. di legame che un n rilascia al nucleo quando ne entra o ne estrae o ne fa parte formando un nucleo composto.
L'en. cinetica che il n può cedere al nucleo è solo una parte dell'en. cinetica che lui ha a disposizione ed è la frazione A⁄A+1.
ma oltre all'en. cinetica "fornisce" un en. di legame.
* EN. DISPONIBILE PER UN NUCLEO COMPOSTO SE Ex RICADE NELLA FINESTRA => LA PROBABILITÀ CHE LO SCATTERING SIA DI RISONANZA E' MAGGIORE.
Nel nucleo intermedio entrano in gioco 2 forze:
ATTRATTIVA: tende a tenere il nucleo pesante integro
REPULSIVA: è data dalla forza repulsiva fra p⁺ e p⁺
- anche quando il nucleo tende a dividersi perchè qualcosa (fattore esterno) ha disturbato la sua quiete c'è la forza nucleare che si oppone a questa scissione.
Nel momento in cui il f. nucleare viene diminuito a causa dell'allontanamento dei 2 lobi, comincia a prevalere la f. repulsiva di Coulomb.
Quando si arriva a rsep la f. nucleare è nulla, i 2 nuclei generati si allontanano fino a quando a r = ∞ Coulomb è nulla.
La f. nucleare diminuisce a causa dell'energia che noi diamo al nucleo per destabilizzarlo, ed è una rappresentazione dell'en. di legame.
La stato energetico iniziale è identificato da mAc2 quando k=0, mano a mano che k cresce bisogna vincere la f. nucleare e forze che tenderebbe a mantenere uniti il nucleo.
Un aumento di energia fino a rsep dove la f. nucleare non è nulla. La f. nucleare entra in gioco quando abbiamo un gradiente di en. potenziale ed esce dalla barriera che l'en. di legame porto al nucleo.
Quando riusciamo a vincere la f. nucleare siamo in cima alla montagna.
Esep = en. di legame - en di separazione
Il potenziale coulombiano tende a 0 se r→∞ Anche se i 2 lobi si trovano a distanza finita q comunque vincono di f. coulombiana data dalla separazione.
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