Fusione vs fissione Understand article

Tradotto da Francesca Nuzzo Fusione e fissione: entrambe sprigionano energia, ma in cosa differiscono questi due processi e come sono coinvolti nella produzione di energia elettrica?

Nella fissione, l’energia deriva dalla scissione di atomi pesanti, come l’uranio, in atomi più piccoli ad esempio iodio, cesio, stronzio, xeno e bario, per citarne qualcuno. La fusione sfrutta atomi leggeri, come gli isotopi dell’idrogeno, deuterio e trizio, per formare elio, più pesante. Entrambe le reazioni producono energia che, in una centrale elettrica, verrebbe usata per far bollire l’acqua ed azionare un generatore a vapore, producendo così elettricità.

 

A sinistra: fusione, atomi leggeri si fondono e rilasciano energia.
A destra: fissione, atomi pesanti si scindono e rilasciano energia.

EUROfusion

Fissione e reazioni a catena

La fissione è una reazione nucleare sfruttata dalle centrali nucleari. A seguito dell’assorbimento di un neutrone, il nucleo dell’uranio diventa instabile. Di conseguenza il nucleo instabile si disgregherà, secondo modalità diverse, producendo più neutroni che colpiranno a loro volta altri atomi di uranio che diventeranno instabili e così via. Questa reazione a catena è alla base dei processi di fissione, ma se incontrollata è causa di esplosioni nucleari. Le attuali centrali nucleari sono dotate di sistemi di contenimento delle reazioni a catena per prevenire incidenti e misure di sicurezza stringenti per fronteggiare problemi di proliferazione.

Fusione: sicura ma impegnativa

A differenza della fissione nucleare, la fusione nucleare all’interno di un tokamak è abbastanza sicura. I motivi che rendono la fusione così impegnativa sono proprio quelli che la rendono sicura: è una reazione estremamente bilanciata e molto sensibile alle condizioni – la reazione si estingue se il plasma è troppo freddo o troppo caldo, se c’è troppo carburante o troppo poco, troppi contaminanti, o se i campi magnetici non sono impostati correttamente per controllare la turbolenza del plasma bollente. Per questa ragione la fusione è ancora in fase di ricerca e sviluppo – mentre la fissione è già utilizzata per produrre elettricità.

Energia di Legame

Piccoli nuclei fondono e rilasciano energia fino al ferro,
poi non viene più prodotta energia tramite fusione.

EUROfusion

Il motivo per cui per produrre energia alcuni atomi si scindono mentre altri si fondono dipende dalla forza di legame tra protoni e neutroni. Se la reazione nucleare produce nuclei più uniti rispetto agli originali, l’energià verrà prodotta mediante fusione, altrimenti per fissione.

Sembra che i nuclei atomici più fortemente legati sono quelli di dimensioni simili al ferro, che ha 26 protoni nel nucleo. Quindi, si può produrre energia o scindendo elementi pesanti, come l’uranio con 92 protoni, in prodotti più piccoli, oppure fondendo elementi leggeri, come l’ idrogeno, con un solo protone, per ottenere prodotti più pesanti.

Ringraziamenti

L’articolo è stato originariamente pubblicato su  EUROfusion

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