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venerdì 10 giugno 2011

Cos'è la radioattività?

Il 12 e 13 Giugno si andrà a votare per 4 referendum, uno dei quali riguarderà il possibile ritorno del nucleare in Italia. Sappiamo cos'è il nucleare? Siamo in grado di capire come funziona e di capirne i rischi? Sappiamo cos'è e come "funziona" la radioattività?

Io sono un perito nucleare, ho studiato tanta chimica e tutta la fisica, oltre al funzionamento di una centrale nucleare e alla radioprotezione, quindi cercherò di rispondere alle domande iniziali.

Prima di tutto è necessario sapere com'è fatto un ATOMO. L'atomo è composto da nucleo, di carica positiva, e elettroni, di carica negativa. Il nucleo è a sua volta composto da protoni, di carica positiva, e neutroni, privi di carica. I neutroni fungono da "cuscinetto" tra i protoni, contrastando la repulsione tra cariche uguali, che non permetterebbe al nucleo di stare assieme.

Il decadimento radioattivo consiste nella naturale degradazione del nucleo di un atomo instabile, che si spezza in più parti, degradando in atomi più stabili e liberando energia sottoforma di radiazioni ionizzanti.
Il processo di decadimento radioattivo ha durate molto variabili a seconda dell'atomo di partenza. Non essendo possibile conoscere il momento esatto in cui un determinato atomo decadrà, è possibile solo affidarsi alla statistica, grazie alla quale è stato possibile calcolare L'EMIVITA di ogni atomo radioattivo.
L'emivita è il tempo necessario affinchè la quantità di partenza di quel determinato atomo radioattivo si dimezzi, A PRESCINDERE dalla quantità iniziale.

Esempio:

emivita = 100anni

1Kg, dopo 100 anni diventa 500grammi, dopo 200 anni diventa 250 grammi, dopo 300 anni diventa 125 grammi, e così via, fino al decadimento totale della sostanza.

Quindi, maggiore è la quantità iniziale, maggiore sarà il tempo totale necessario affinchè tutta la quantità iniziale si sia degradata. Quindi quando si parla di tempo di emivita (o di dimezzamento) di alcune migliaia di anni, immaginate di quanto si possa dilatare il tempo totale di decadimento...
Il decadimento, inolte, porta alla formazione di atomi più stabili, ma non necessariamente stabili.


Le radiazioni ionizzanti vengono classificate in tre tipologie:

alfa, beta e gamma

Alfa: sono le più pericolose ed energetiche ma sono a bassa penetranza (6-7cm in aria). Può provocare la fissione in altri nuclei. Sono costituite da nuclei di elio.

Beta: a media penetranza (5-7 metri in aria), sono costituite da elettroni.

Gamma: le più penetranti (qualche Km) e meno energetiche, sono costituite da fotoni provenienti dal nucleo decadente.

Quando una particella radioattiva viene assorbita, essa trasferisce la sua energia al nucleo o all'atomo che l'ha catturata, eccitandolo: l'atomo catturatore poi riemette questa energia sotto forma di una nuova radiazione (raggi gamma o raggi X) o altre particelle di minore energia rispetto a quelle assorbite; inoltre l'impatto di particelle cariche di alta energia provoca l'emissione di raggi X nel materiale di assorbimento. Nel progetto di schermature contro le radiazioni è sempre necessario tenere conto di quali tipi di particelle si devono fermare e di quali emissioni secondarie si avranno.

Schermare completamente le emissioni di raggi alfa e beta è molto semplice e richiede pochi millimetri di un qualunque materiale solido o qualche decina di centimetri di aria; un efficace schermo contro i fotoni costituenti dei raggi X e gamma deve essere invece più spesso e di materiale molto denso, come acciaio o piombo.

Il problema della schermatura non è nell'efficacia, ma nella durevolezza nel tempo. Una schermatura per una centrale nucleare o per le scorie, deve poter resistere a diversi millenni restando intatta; cosa attualmente di impossibile realizzazione. Una fuga di materiale radioattivo è altamente pericolosa, perchè se tale materiale viene inalato o ingerito, irradia l'organismo dall'interno, senza alcuna possibilità di intervenire per alleviare la cosa.


Una centrale nucleare sfrutta una reazione di fissione nucleare controllata per scaldare l'acqua necessaria a muovere le turbine di generatori elettrici.
In genere il sistema di raffreddamento è a due circuiti: il primo chiuso ed il secondo aperto.
Il primo circuito e quello più vicino al nucleo e contiene acqua pesante (H3O). Il secondo contiene invece acqua prelevata dall'esterno, che viene riscaldata raffeddando il primo circuito e utilizzata per muovere le turbine che generano corrente. Poi questa acqua viene rimmessa nell'ambiente più calda e con una radioattività leggermente alterata.

Durante il funzionamento di una centrale, vengono normalmente liberati periodicamente dei gas radioattivi, che causerebbero un aumento pericoloso della pressione nel nucleo, aumentando la radiottività ambientale locale.

...continua...

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