Cos'è un cambiamento nucleare?
Un cambiamento nucleare è il processo attraverso il quale i nuclei di certi isotopi cambiano spontaneamente o sono costretti a passare a due o più isotopi diversi.
I tre principali tipi di cambiamento nucleare della materia sono il decadimento radioattivo naturale, la fissione nucleare e la fusione nucleare.
Oltre al nucleare, gli altri due cambiamenti di materia sono fisici e chimici. Il primo non implica alcun cambiamento nella sua composizione chimica. Se tagli un pezzo di alluminio, è ancora un foglio di alluminio.
Quando si verifica un cambiamento chimico, anche la composizione chimica delle sostanze coinvolte cambia. Ad esempio, la combustione di carbone si combina con l'ossigeno, formando anidride carbonica (CO2).
Il cambiamento nucleare e i suoi principali tipi
Decadimento radioattivo naturale
Quando un radioisotopo emette particelle alfa o beta, si verifica una trasmutazione di un elemento, cioè un cambiamento da un elemento all'altro.
Pertanto, l'isotopo risultante ha un numero diverso di protoni rispetto all'isotopo originale. Quindi avviene un cambiamento nucleare. La sostanza originale (isotopo) è stata distrutta, formando una nuova sostanza (isotopo).
In questo senso, gli isotopi radioattivi naturali sono stati presenti sin dalla formazione della Terra e sono prodotti continuamente da reazioni nucleari di raggi cosmici con atomi nell'atmosfera. Queste reazioni nucleari danno origine agli elementi dell'universo.
Questi tipi di reazioni producono isotopi stabili e radioattivi, molti dei quali hanno un'emivita di diversi miliardi di anni.
Ora, questi isotopi radioattivi non possono essere formati in condizioni naturali caratteristiche del pianeta Terra.
Come risultato del decadimento radioattivo, la sua quantità e radioattività sono gradualmente diminuite. Tuttavia, a causa di queste lunghe emivite, la sua radioattività è stata significativa fino ad ora.
Il cambiamento nucleare per fissione
Il nucleo centrale di un atomo contiene protoni e neutroni. Nella fissione, questo nucleo è diviso, per decadimento radioattivo o perché è bombardato da altre particelle subatomiche note come neutrini.
I pezzi risultanti hanno meno massa combinata rispetto al nucleo originale. Questa massa perduta diventa energia nucleare.
In questo modo, le reazioni controllate vengono effettuate nelle centrali nucleari per rilasciare energia. La fissione controllata si verifica quando un neutrino molto leggero bombarda il nucleo di un atomo.
Si rompe, creando due nuclei più piccoli di dimensioni simili. La distruzione rilascia una quantità significativa di energia - fino a 200 volte quella del neutrone che ha avviato la procedura.
Di per sé, questo tipo di cambiamento nucleare ha un grande potenziale come fonte di energia. Tuttavia, è una fonte di molteplici preoccupazioni, in particolare quelle relative alla sicurezza e all'ambiente.
Cambiamento nucleare per fusione
La fusione è il processo attraverso il quale il Sole e altre stelle generano luce e calore. In questo processo nucleare, l'energia è prodotta dalla rottura di atomi leggeri. È la reazione opposta alla fissione, dove gli isotopi pesanti si dividono.
Sulla Terra, la fusione nucleare è più facile da raggiungere combinando due isotopi di idrogeno: deuterio e trizio.
L'idrogeno, formato da un singolo protone e un elettrone, è il più leggero di tutti gli elementi. Il deuterio, spesso chiamato "acqua pesante", ha un neutrone in più nel suo nucleo.
Da parte sua, il trizio ha due neutroni aggiuntivi e, quindi, è tre volte più pesante dell'idrogeno.
Fortunatamente, il deuterio si trova nell'acqua di mare. Ciò significa che ci sarà carburante per la fusione mentre c'è acqua sul pianeta.
