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Titolo: Un ultimo thread interessante per Pang

Fusione nucleare
La fusione nucleare consiste nell'unione di due nuclei leggeri in un nucleo
pių pesante. La fusione di due nuclei di idrogeno č la principale reazione
che alimenta le stelle e viene sfruttata nelle bombe all'idrogeno.
Qualsiasi coppia di nuclei puō essere forzata a fondere. Quando questo
avviene il nucleo risultante ha solitamente troppi neutroni per essere
stabile ed i neutroni in eccesso sono espulsi con notevole energia. I nuclei
pių leggeri, fondendo, producono pių energia di quanta non sia servita per
innescare la fusione rendendo la reazione esotermica e permettendole di
auto-alimentarsi.
Nel caso opposto, nuclei pesanti con troppo pochi neutroni sono instabili e
finiscono per dare origine al fenomeno di fissione nucleare: la scissione
del nucleo. Al contrario della fusione, la fissione richiede talmente poca
energia che avviene spontaneamente per nuclei sufficientemente pesanti.
Questo non avviene invece per la fusione dove anche il nucleo di massa
minore, l'idrogeno, richiede una quantitā considerevole di energia per
fondere.
L'energia totale contenuta in un nucleo, l'energia di legame, č notevolmente
superiore all'energia che, ad esempio, lega gli elettroni al nucleo.
Pertanto l'energia rilasciata nella maggior parte delle reazioni nucleari č
notevolmente maggiore di quella delle reazioni chimiche. Ad esempio
l'energia di ionizzazione ottenuta dall'aggiunta di un elettrone
all'idrogeno č di 13.6 eV mentre l'energia che viene rilasciata dalla
reazione D-T mostrata in seguito č pari a 17 MeV (pių di un milione di
volte).
Ad opporsi alla reazione di fusione č principalmente la forza coulombiana
repulsiva tra due nuclei, entrambi con carica positiva. Affinché avvenga una
fusione tra due nuclei, questi devono essere sufficientemente vicini in
maniera tale che la forza nucleare forte sia superiore alla repulsione
coulombiana, ma ciō avviene a distanze molto piccole. L'intensitā della
repulsione tra due nuclei dipende dalla loro carica totale e, pertanto, dal
numero di protoni che contengono. L'intensitā della forza nucleare forte,
invece, dipende dal numero di nucleoni. Dalla combinazione di questi fattori
ne risulta un'energia limite che č minima per gli isotopi pesanti
dell'idrogeno.
Il modo pių semplice per fornire quest'energia consiste nell'aumentare la
temperatura del sistema. La temperatura č infatti proporzionale all'energia
cinetica media delle componenti elementari di una sostanza. A temperatura
molto alta alcuni nuclei avranno energia cinetica sufficiente per innescare
una reazione di fusione.
Una misura della probabilitā di fusione č data dalla sezione d'urto che
combina gli effetti della barriera di potenziale e della distribuzione di
velocitā dei nuclei in un'area efficace per le collisioni con conseguente
fusione. Il numero di fusioni per unitā di tempo e volume č dato dalla
seguente equazione:
   .
dove n1, n2 sono le densitā dei nuclei reagenti, ? č la sezione d'urto, v č
la velocitā termica. La media  č da intendersi effettuata su una
distribuzione delle velocitā delle particelle, per es. una distribuzione di
Maxwell-Boltzmann. Si puō vedere facilmente che la condizione che massimizza
la frequenza di reazioni č n1 = n2 = n / 2 (dove n č la densitā totale del
sistema), in modo tale che:
   .
L'aumento di una qualsiasi di queste tre quantitā porta all'aumento della
frequenza delle reazioni di fusione. Inoltre la sezione d'urto č a sua volta
funzione dell'energia termica dei nuclei. La sezione d'urto passa da circa
zero a temperatura ambiente fino a valori significativi quando l'energia
termica č pari a 10-100 keV, ovvero a temperature superiori a 100.000.000 K.
Essendo queste energie ben al di sopra dell'energia di ionizzazione, le
reazioni di fusione avvengono in uno stato fisico di plasma.
Per una qualsiasi data quantitā di combustibile (ovvero i reagenti), il
tasso di fusione, f, č costante. Cosė la misura dell'energia netta reale che
č liberata č una funzione della f (e, in alternativa, della temperatura),
del numero di particelle presenti in un'area particolare (la sua densitā) e
del tempo che rimangono insieme (il tempo di confinamento). Questo fatto puō
essere ben quantificato utilizzando quello che č comunemente noto come
prodotto triplo di fusione, nT? o p? dove p=nT.
Il rilascio di energia utile da una reazione puō cosė avvenire ad un valore
basso della f, e quindi a temperature pių basse di 100 keV. Ad esempio, le
condizioni affinché all'interno del Sole avvenga una fusione sono
effettivamente povere e i nuclei danno luogo ad una reazione di fusione solo
una volta ogni 1029 secondi. Comunque, il fatto che il Sole contenga al suo
interno 1059 nuclei indica che il numero di reazioni č molto alto e quindi
il Sole continuerā ancora a vivere per alcuni miliardi di anni, fino a che,
giunto alla fine del proprio combustibile, non rilascerā una enorme quantitā
di energia.
Sulla Terra, dove il combustibile per la fusione č costoso ed abbiamo una
quantitā di massa significativamente inferiore rispetto al Sole, il tasso di
fusione deve essere considerevolmente pių grande e cosė le temperature molto
pių alte. Pių alta la temperatura, pių alta la pressione ed č pių difficile
confinare il plasma prodotto.
Per ogni particolare combustibile nucleare esiste un valore particolare di
nT? che risulterā in una liberazione di energia maggiore di quella
necessaria per riscaldarlo fino a far avvenire la reazione stessa. Tale
affermazione č nota come il criterio di Lawson. Per la reazione pių semplice
nel caso di combustibile deuterio-trizio risulta che nT? č circa 1014 s/cmģ,
un valore che č risultato difficilissimo da raggiungere anche dopo 50 anni
di tentativi.
Il criterio di Lawson definisce essenzialmente un valore minimo di energia
che verrā prodotta dalla reazione di fusione, in genere chiamato punto di
paritā. Un altro livello energetico importante č il punto di innesco, dove
il calore generato dalle reazioni č abbastanza grande da riscaldare il
combustibile circostante per far fondere anche quello. I due numeri
potrebbero sembrare gli stessi, ma il secondo tende ad essere
considerevolmente pių grande del primo, perché la maggior parte dell'energia
tenderā ad "uscire" da ogni generatore di dimensione ragionevole. In una
stella questo non č un problema, perché essa sarā abbastanza grande da
intrappolare la grande maggioranza dell'energia, ma in un generatore posto
sulla Terra č molto pių difficile trattenere l'energia generata. Anche se un
reattore non deve obbligatoriamente raggiungere il punto d'innesco per
essere utile come generatore di energia, l'innesco rimane uno degli
obiettivi principali della maggior parte delle ricerche.
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Reazioni di fusione
Diagramma della reazione D-T
(D č il simbolo convenzionale per il deuterio, 2H, e T per il trizio, 3H)
La fusione č la fonte di energia del Sole e delle altre stelle, in cui il
combustibile č confinato dalla forza della sua stessa gravitā. Nelle stelle
di massa inferiore o uguale a quella del Sole, prevale la reazione a catena
protone-protone, in stelle di massa maggiore č invece predominante il ciclo
CNO. Entrambe queste reazioni hanno temperature di soglia considerevolmente
maggiori e pertanto velocitā di reazione inferiori rispetto a quelle oggetto
di studio sulla Terra.
Per la realizzazione di reattori a fusione, il primo problema č quello di
individuare reazioni aventi una bassa energia di soglia. Questo significa un
criterio di Lawson inferiore e quindi un minor sforzo iniziale. Il secondo
problema č rappresentato dalla produzione di neutroni, difficili da gestire
e controllare. Le reazioni che non liberano neutroni, dette pertanto
aneutroniche, sono di grande interesse, ma anche quelle che liberano
neutroni a bassa energia sono egualmente interessanti.
Reazioni a bassa energia di soglia:
reazione D-T (la soglia pių bassa, ~50 keV)
  D + T ? 4He (3.5 MeV) + n (14.1 MeV)
reazione D-D (le due reazioni hanno la stessa probabilitā di avvenire)
  D + D ? T (1.01 MeV) + p (3.02 MeV)
  D + D ? 3He (0.82 MeV) + n (2.45 MeV)
reazione T-T
  T + T ? 4He + 2 n (11.3 MeV)
Altre reazioni interessanti, per la maggior parte aneutroniche:
reazioni dell'3He
  3He + 3He ? 4He + 2 p
  D + 3He ? 4He (3.6 MeV) + p (14.7 MeV)
  T + 3He ? 4He (0.5 MeV) + n (1.9 MeV) + p (11.9 MeV) (51%)
  T + 3He ? 4He (4.8 MeV) + D (9.5 MeV) (43%)
  T + 3He ? 5He (2.4 MeV) + p (11.9 MeV) (6%)
reazioni del 6Li
  p + 6Li ? 4He (1.7 MeV) + 3He (2.3 MeV)
  D + 6Li ? 2 4He (22.4 MeV)
  3He + 6Li ? 2 4He + p (16.9 MeV)
reazioni generatrici di trizio, usate nelle bombe a fusione "secca" ed
alcuni progetti di reattore a fusione:
  n + 6Li ? T + 4He
  n + 7Li ? T + 4He + n
reazioni del 11B
  p + 11B ? 3 4He (8.7 MeV)
Si noti che molte delle reazioni sono parte di processi a catena. per
esempio, un reattore alimentato con T ed 3He produce del D che, se le
energie in gioco lo consentono, puō prendere parte alla reazione D + 3He.
Le due reazioni aneutroniche pių studiate sono T + 3He e D + 6Li,
quest'ultima č alla base delle bombe termonucleari a fusione. In ogni caso
tutte queste reazioni, anche quelle aneutroniche, non avvengono in modo
"pulito", bensė in contemporanea ad una serie di reazioni secondarie, di cui
alcune di esse generano neutroni.
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Confinamento del combustibile nucleare
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Confinamento gravitazionale
Ogni massa, ed energia in genere, crea una forza gravitazionale. Un modo per
tenere assieme una massa di combustibile nucleare sufficientemente a lungo
da produrre fusione č disporne in uno spazio una quantitā sufficiente tale
che sia la gravitā creata dal combustibile stesso a trattenerlo ed a
comprimerlo, come nelle stelle. Le stelle si autoregolano, dato che il
calore generato dalle reazioni di fusione si oppone all'azione comprimente
della gravitā. Se la velocitā delle reazioni di fusione cresce, la stella si
espande e quindi le reazioni rallentano. Semplici calcoli matematici
dimostrano che la massa di combustibile nucleare necessarie a creare una
stella basata sulla reazione D-D č all'incirca una massa simile a quella
della Luna.
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Confinamento inerziale
Il combustibile nucleare puō essere compresso all'ignizione con un
bombardamento di fotoni, di altre particelle o, naturalmente, tramite
un'esplosione. Nel caso dell'esplosione, il tempo di confinamento risulterā
essere abbastanza breve. Questo č il processo usato nella bomba
all'idrogeno, in cui una potente esplosione provocata da una bomba a
fissione nucleare comprime un piccolo cilindro di combustibile per fusione.
Nella bomba all'idrogeno, l'energia sviluppata da una testata nucleare a
fissione viene utilizzata per comprimere il combustibile, solitamente un
miscuglio di deuterio e trizio, fino alla temperatura di fusione.
L'esplosione della bomba a fissione genera una serie di raggi X che creano
un'onda termica che propagandosi nella testata comprime e riscalda il
deuterio e il trizio generando la fusione nucleare.
Altre forme di confinamento inerziale sono state tentate per i reattori a
fusione, incluso l'uso di grandi laser focalizzati su una piccola quantitā
di combustibile, o usando gli ioni del combustibile stesso accelerati verso
una regione centrale, come nel fusore di Farnsworth-Hirsch.
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Confinamento magnetico
Un plasma č costituito da particelle cariche che possono quindi essere
confinate da una appropriato campo magnetico. Molti campi magnetici possono
essere impiegati per isolare un plasma in fusione, tuttavia il plasma
interagisce con il campo magnetico influenzando l'efficienza del
confinamento e riscaldando il sistema. Due sono le geometrie che ci sono
rivelate interessanti per confinare plasmi per fusione: lo specchio
magnetico ed il toro magnetico. Ognuno di questi sistemi di confinamento ha
tuttavia diverse varianti che differiscono tra loro nell'enfatizzare
l'efficienza del confinamento o nel semplificare i requisiti tecnici
necessari per la realizzazione del campo magnetico. Storicamente, il
tokamak, un confinamento di tipo toroidale, č risultato essere una soluzione
relativamente pių facile di altre per un'implementazione da laboratorio. Ciō
l'ha reso il sistema su cui la ricerca scientifica in questo settore ha
mosso i suoi passi pių significativi. Attualmente il pių promettente
esperimento in questo campo č il progetto ITER.
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La fusione come fonte di energia
  a..  Articolo su Wikinotizie: Riprodotta in laboratorio la fornace solare
Da molti anni viene profuso un notevole sforzo teorico e sperimentale per
mettere a punto la fusione nucleare per generare elettricitā e anche come
sistema di propulsione per razzi ben pių efficiente dei sistemi basati su
reazioni chimiche o sulla reazione di fissione. Al momento, il progetto pių
avanzato per la realizzazione di energia elettrica da fusione č ITER
(progetto internazionale cooperativo tra Unione Europea, Russia, Cina,
Giappone, Stati Uniti d'America e Corea del Sud)

 Fusione nucleare
Tu e Pang siete una coppia esilarant, i Ricky e Gian di ISCM!
-- 
La prestigiosa opinione di Beppe De Beppis e' tutti i giorni online.
Leggi quotidianamente  "Il calciofilo" .  
http://www.ilcalciofilo.com
Tema di oggi : Pausa provvidenziale

 più pesante.
Il miracolo della vita
-- 
http://tinyurl.com/rdgcl

> Tu e Pang siete una coppia esilarant, i Ricky e Gian di ISCM!
Che si vinca o che si perda Forza Pang e itner Merda... ;)

 Tu e Pang siete una coppia esilarant, i Ricky e Gian di ISCM!
Non era Ric?
Ciao
WP
-- 
questo articolo e` stato inviato via web dal servizio gratuito 
http://www.newsland.it/news
 segnala gli abusi ad 
ab...@newsland.it

 Non era Ric?
solo quando avevi fretta


 del nucleo.
E la scissione nucleare? è la fissione del nucleo?
non ci dormo piu' la notte.
le2
--------------------------------
Inviato via 
http://arianna.libero.it/usenet/

 solo quando avevi fretta
LOL 

 Fusione nucleare
guarda che i post erano davvero interessanti chiedevo una pausa perchè non 
riuscivo più a seguirli