Fonti di energia
Il nucleare
Un'altra possibilità per produrre energia è quella di ricorrere al nucleare con due diverse opzioni: la fissione nucleare e la fusione nucleare. La fissione nucleare consiste nello sparare un neutrone (n) contro un nucleo di uranio 235. L'uranio 236 che si viene a creare può subire due distinte reazioni nucleari
n + 235U → 236U* → 143Ba56 + 90Kr36 + 3n
n + 235U → 236U* → 141Cs55 + 93Rb37 + 2n
Il prodotto finale di queste reazioni è costituito da due nuclei più leggeri e da neutroni che possono innescare altre reazioni di fissione dando vita a un ciclo. Affinché il processo non esploda, è importante riuscire ad assorbire parte dei neutroni prodotti nella reazione e far perdere loro parte dell'energia tramite un moderatore (che può essere acqua pesante o grafite).
L'energia liberata da ognuna di queste reazioni è pari a 200 MeV = 200 · 106 · 1.6 · 10-19 J. Tanto per fare un confronto con le altre fonti di energia la fissione di 14 cm3 di uranio produce un'energia pari a quella che deriva da 470 m3 di petrolio, 800 m3 di carbone oppure 1 000 000 m3 di gas.
Un'altra possibilità per produrre energia sfruttando reazioni nucleari è quella di ricorrere alla fusione nucleare. Se nella fissione un nucleo pesante si scinde in due nuclei più leggeri con emissione di energia, nella fusione avviene il processo opposto: due nuclei leggeri si fondono per formare un nucleo più pesante. Il processo di fusione nucleare avviene nei tre passi dati dalle seguenti reazioni:
2 1H + 2 1H → 2 2H + 2 e+ + 2 νe + 0.8 MeV
2 1H + 2 2H → 2 3He + 2 γ + 2 · 5.49 MeV
3He + 3He → 4He + 2 1H + 12.86 MeV.
Il contributo globale delle tre reazioni riportate sopra è il seguente:
6 1H → 2 1H + 4He + 24.68 MeV.
La fusione nucleare è la reazione che avviene nel Sole e che si cerca attualmente di riprodurre in laboratorio all'ITER vicino a Marsiglia. La fusione nucleare presenta grandi vantaggi rispetto alla fissione: innanzitutto l'idrogeno è una materia prima molto più abbondante dell'uranio. In secondo luogo, basta interrompere l'immissione di idrogeno per interrompere la fusione, quindi non si corre il pericolo di perdere il controllo della reazione. Infine, nella fusione nucleare non si pone il problema delle scorie radioattive presenti invece come prodotti della fissione nucleare. Per questi motivi la fusione nucleare è secondo molti la fonte di energia del futuro.
