Bocci
Lezione del Prof. Vinicio Bocci
marzo 2022
E=mc²
La formula dell'immaginazione
(le nuove frontiere dell'energia)
Mercoledì 16 marzo 2022 il Prof. Vinicio Bocci ha tenuto una interessante lezione per i soci dell'Università della Terza Età di Gubbio sulle varie forme di energia, argomento di grande attualità e importanza.
Fin dalla comparsa sul pianeta Terra, circa 5.000.000 di anni fa, l'uomo ha cercato di ottenere una qualsiasi forma di energia, sostanzialmente per tre scopi fondamentali: riscaldarsi, cuocere il cibo, illuminare l'ambiente di vita.
Nel corso dei secoli le nuove esigenze umane hanno stimolato la ricerca di nuove fonti energetiche, soprattutto per far fronte alle crescenti richieste dettate dalle nuove attività lavorative (coltivazione e allevamenti), fino a quelle industriali(prima e seconda rivoluzione industriale).
Grandi scoperte, come la macchina a vapore e come il motore a scoppio, hanno facilitato il progresso sociale, il benessere dei lavoratori, la riduzione della fatica lavorativa, la velocizzazione dei trasporti,...
D'altra parte la combustione dei combustibili fossili ha arricchito l'atmosfera di gas nocivi che hanno portato ad un inasprimento dell'effetto serra.
Con la nascita delle società moderne, la crescente richiesta di energia ha spronato l'uomo alla ricerca di nuove fonti: rinnovabili, nucleare, idrogeno.
Alcune di queste sono ottimali come rispetto dell'ambiente ma di rendimento limitato, altre sono abbondanti in natura ma difficili da utilizzare, altre ancora ottime produttrici di energia ma pericolose per la salute umane, altre ottimali per il rispetto ambientale e per la salute umana ma difficili da realizzare sul nostro pianeta.
Allora...
L'uomo non si arrende, tra mille difficoltà, sapendo che:
“Nulla si crea, nulla si distrugge, tutto si trasforma”
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L'energia nucleare è una forma di energia derivata dalle reazioni nucleari e dalla forza nucleare che tiene insieme il nucleo atomico. È il legame che tiene uniti i nucleoni (neutroni e protoni) nel nucleo di un atomo. Le forze nucleari sono tra le più intense in natura.
E=mc², la formula dell'equazione di Einstein: poca materia, tanta energia
E=mc² significa che l’energia (e) è uguale alla massa (m) moltiplicata per la velocità della luce (c, dall’iniziale della parola latina celeritas – Einstein scriveva ancora V) elevata al quadrato. Dato che c vale 300 mila chilometri al secondo, il moltiplicatore è molto grande. Si intuisce subito che in una piccolissima quantità di materia si nasconde una enorme quantità di energia.
"Cosa significa E = mc², la famosa formula di Albert Einstein? Si tratta, forse, della più semplice, e allo stesso tempo complessa, formula mai scritta nella storia della scienza e della matematica. Ormai ha raggiunto e superato il secolo di vita (risale infatti al 1905) ma, ai giorni nostri, con l'evoluzione delle teorie sull'origine dell'universo, e le nuove domande che nascono ad ogni risposta, risultato ottenuto, rimane attualissima e inattaccabile.
E = mc², nata dalla mente del fisico tedesco Albert Einstein, riassume l'essenza del nostro mondo, di tutto ciò che ci circonda. Tutto quel che vediamo, tocchiamo, respiriamo, e anche noi stessi, tutto quanto esiste grazie a questa equazione. È la Teoria della Relatività Ristretta. Ma cosa significa? "
Cos'è la fusione nucleare in parole semplici?
La fusione nucleare è un processo complesso che avviene nel Sole e nelle altre stelle, con il quale viene prodotta una grossa quantità di energia: i nuclei leggeri di due o più atomi, si fondono fino a creare un nucleo più pesante, con contemporaneo rilascio di energia (per saperne di più apri il video)
E' la reazione nucleare che avviene nel sole e nelle altre stelle, con produzione di una enorme quantità di energia. Come avviene ?
Nella reazione di fusione nuclei di elementi leggeri, quali l'idrogeno, a temperature e pressioni elevate, fondono formando nuclei di elementi più pesanti come l' elio.
Sono noti tre isotopi dell' idrogeno : l' idrogeno propriamente detto(H), il deuterio(D) e il trizio(T). Il nucleo di tutti e tre contiene un protone, il che li caraterizza come forme dell' elemento idrogeno; il nucleo di deuterio contiene inoltre un neutrone mentre quello del trizio due neutroni. In tutti i casi l' atomo neutro ha un elettrone al di fuori del nucleo per compensare la carica del singolo protone.
La reazione più probabile è quella che avviene tra un nucleo di deuterio e un nucleo di trizio, reazione in cui si genera un nucleo di elio (particella alfa) e un neutrone. In questa reazione la massa complessiva dei prodotti è inferiore a quella delle particelle interagenti e si verifica liberazione di energia secondo il principio di equivalenza massa-energia. L'energia liberata si distribuisce tra la particella alfa e il neutrone in rapporto inverso alle rispettive masse. .
I due nuclei interagiscono solo a distanze molto brevi, equivalenti alle dimensioni del nucleo (10-13cm-3); in questo caso le forze nucleari sono predominanti sulle forze di repulsione elettrostatica dovute alla carica positiva dei nuclei (forze che crescono all' avvicinarsi dei nuclei in proporzione inversa al quadrato della distanza). Perché due nuclei si avvicinino a distanze sufficientemente brevi è necessario che la velocità con cui si urtano sia molto alta; la loro energia cinetica (e quindi la temperatura) cioè deve essere molto elevata. Per ottenere in laboratorio reazioni di fusione, ad esempio, è necessario portare una miscela di deuterio e trizio a temperature elevatissime (100 milioni di gradi) per tempi di confinamento sufficientemente lunghi. In tal modo i nuclei hanno tempo di fare molte collisioni, aumentando la probabilita' di dar luogo a reazioni di fusione.
Come si inserisce la fusione nucleare nel panorama energetico della nostra società?
Energia pulita. Fusione Nucleare. Riuscito l'esperimento della "Svolta"
annuncio del 9 febbraio 2022
"Nel villaggio di Culham, cinquecento anime alle porte di Oxford, la ricerca europea ha strappato alle stelle un altro segreto per realizzare il sogno inseguito da oltre quarant’anni: produrre energia pulita grazie alla fusione nucleare, quel processo senza scorie che fa splendere il Sole....aprendo così la strada al nucleare pulito di quarta generazione proprio quando – sottolinea l’Enea – «aumenta a livello globale la richiesta di affrontare efficacemente gli effetti del cambiamento climatico attraverso la decarbonizzazione della produzione di energia»"........... (continua a leggere l'articolo cliccando qui)
