PROGETTO INTERDISCIPLINARE LA LIBERTÁ III B ECOLOGIA

LA FISSIONE E LA FUSIONE NUCLEARE TEMI ECOLOGIA LA FISSIONE E LA FUSIONE NUCLEARE INQUINAMENTO ELETTROMAGNETICO E ACUSTICO BUCO DELL’OZONO E EFFETTO SERRA LE PILE E LA RACCOLTA DIFFERENZIATA LA DIFESA DELLA SALUTE

LA FISSIONE E LA FUSIONE NUCLEARE

ALCUNI TERMINI CHE CI SERVONO PER CAPIRE … Il numero atomico corrisponde al numero di protoni contenuti in un nucleo atomico. Il numero di massa è pari al numero di protoni e neutroni presenti in un atomo. Il peso atomico o massa atomica è la massa di un atomo di un dato elemento. Un isotopo è un atomo di uno stesso elemento chimico, e quindi con lo stesso numero atomico, ma con differente numero di massa e massa atomica. In ogni atomo il nucleo è formato da protoni carichi positivamente che tendono a respingersi, ma sono resi stabili da una forza detta nucleare forte. A volte le forze all'interno del nucleo non sono però perfettamente stabili e quindi il nucleo emette una o più particelle. L’elemento di partenza tende quindi a trasformarsi in altri elementi, radioattivi, emettendo delle particelle atomiche. ESEMPIO L'uranio è l'elemento chimico di numero atomico 92. L'uranio naturale è composto da una miscela di tre isotopi radioattivi.

FISSIONE NUCLEARE: che cos’è? La fissione nucleare consiste nella rottura del nucleo di un elemento pesante (esempio uranio 235 o plutonio 239 ) in due nuclei di elementi più leggeri. Questa reazione interessa prevalentemente elementi con numero di massa superiore a 100, ma è molto più facilmente osservabile in quelli aventi una massa intorno al valore di 230. Quando l’elemento di partenza supera una certa dimensione (la cosiddetta massa critica), i suoi atomi iniziano a decadere. Con il termine massa critica si indica cioè la quantità di tale materiale necessaria affinché una reazione nucleare a catena possa autosostenersi. Ad esempio la massa critica dell'uranio 235 ha le dimensioni di una pallina da tennis.

FISSIONE NUCLEARE: una catena Come funziona la fissione? Un neutrone colpisce un nucleo di un atomo di uranio 235, quest'ultimo si spezza in due frammenti lasciando liberi nello spazio circostante circa 2-3 neutroni che a loro volta colpiscono altri atomi determinando la "reazione a catena" se gli altri atomi nelle vicinanze sono posti in quantità sufficiente (massa critica). La fissione può avvenire spontaneamente oppure essere causata da un bombardamento di neutroni. http://www.youtube.com/watch?v=0v8i4v1mieU

FISSIONE NUCLEARE: Einstein I prodotti di fissione derivanti da questi elementi possiedono una massa totale leggermente inferiore a quella del nucleo di partenza; questa differenza di massa è la causa dell'energia prodotta nella reazione perché la massa "persa" si trasforma in energia, secondo l'equazione di Einstein E = mc2. c = velocità della luce spesso approssimata a 300 000 km/s energia liberata massa “persa”

FISSIONE NUCLEARE: Enrico Fermi La prima fissione nucleare artificiale di un atomo di Uranio della storia provocata dall’uomo ci fu il 22 ottobre del 1934 e fu ad opera di un gruppo di fisici italiani guidati da Enrico Fermi, ma non si accorsero di ciò che era avvenuto. Solo alla fine del 1938 due chimici tedeschi dimostrarono che un nucleo di uranio 235, qualora assorba un neutrone può dividersi in due o più frammenti dando così luogo alla fissione nucleare. Da lì in poi per chimici e fisici iniziò a pendere forma l’idea di utilizzare questo processo per costruire centrali che producessero energia o usare ciò per ordigni nucleari.

FISSIONE NUCLEARE e l’uomo 6 agosto 1945 Little Boy provocò circa 60.175 morti saliti a 100.000 negli anni seguenti a causa delle radiazioni. Nel 2002 i colpiti dalle radiazioni erano 285.000. La fissione è la reazione nucleare usata solitamente nei reattori nucleari e nelle bombe atomiche, quali gli ordigni all’uranio (come quello che colpì Hiroshima) o al plutonio (come quello che colpì Nagasaki). Tutte le bombe a fissione nucleare vengono militarmente etichettate come Bombe A. 9 agosto 1945 Circa 30.000 persone perirono all'istante per l'esplosione nucleare di Fat Man. Molte migliaia di persone, inoltre, morirono in seguito per le radiazioni.

CENTRALI NUCLEARI: positive? Con centrale nucleare si intende generalmente una centrale elettrica che, attraverso l'uso di uno o più reattori nucleari, sfrutta il calore prodotto da una reazione di fissione nucleare a catena autoalimentata e controllata per generare vapore a temperatura e pressione elevate col fine di alimentare turbine connesse ad alternatori e producendo quindi elettricità. L'energia nucleare è stata proposta al fine di ridurre le emissioni complessive di gas serra e mitigare così l'effetto del riscaldamento globale. Le reazioni sono favorite da un moderatore (in genere grafite) e rallentate o fermate da barre di boro o cadmio. Il processo infatti deve essere continuamente monitorato per evitare che la reazione a catena diventi troppo alta ed incontrollabile. In quest'ultimo caso il calore generato sarebbe troppo elevato per il reattore e per le strutture della centrale nucleare. La fissione di 1 grammo di uranio produce un quantitativo di energia pari a quella ottenibile dalla combustione di circa 2800 kg di carbone.

CENTRALI NUCLEARI: negative? L'impatto ambientale in caso di incidente grave in una centrale è una delle preoccupazioni che riguardano l'uso civile dell'energia nucleare. Non è tuttavia l'unico impatto possibile: anche l'estrazione, la purificazione e l'arricchimento dell'uranio comportano notevoli impatti ambientali, non solo dal punto di vista della semplice radioattività, ma anche in termini di consumo di risorse idriche ed energetiche nonché l'uso di sostanze chimiche (fluoro, acido solforico) per l'attività di produzione del combustibile nucleare. Il trasporto e lo stoccaggio delle scorie nucleari comporta infine notevoli rischi potenziali. Il procedimento di fissione nucleare produce materiali residui ad elevata radioattività che rimangono estremamente pericolosi per periodi lunghissimi (fino a tempi dell'ordine del milione di anni). Lo smantellamento di una centrale richiede tempi estremamente lunghi e diverse volte superiori al tempo di costruzione e di funzionamento. Ad esempio per il reattore di Calder Hall in Gran Bretagna, chiuso nel 2003, i lavori potranno terminare all'incirca nel 2115, cioè circa 160 anni dall'inaugurazione, avvenuta negli anni cinquanta. Naturalmente deve anche essere trovato un sito atto ad accogliere le scorie ed i materiali provenienti dallo smantellamento.

IMPATTO AMBIENTALE di un disastro Il disastro di Fukushima è una serie di quattro distinti incidenti occorsi presso la centrale nucleare omonima a seguito del terremoto e maremoto dell'11 marzo 2011. L'incidente nella centrale di Fukushima ha sollevato discussioni in vari Stati del Mondo inerenti al prosieguo o meno dell'utilizzo dell'energia nucleare (o della continuazione dei suoi programmi di sviluppo). http://www.articolotre.com/2013/10/fukushima-un-disastro-nucleare-superiore-100-volte-chernobyl/217930 http://blogeko.iljournal.it/fukushima-inizia-la-pericolosa-rimozione-del-combustibile-nucleare-dalla-piscina-pericolante/77820

FUSIONE NUCLEARE: che cos’è? La fusione nucleare è il processo di reazione nucleare attraverso il quale i nuclei di due o più atomi vengono compressi tanto da far prevalere l'interazione forte sulla repulsione elettromagnetica, unendosi tra loro e andando così a generare un nucleo di massa maggiore dei nuclei reagenti nonché, talvolta, uno o più neutroni liberi. Affinché avvenga una fusione, i nuclei devono essere sufficientemente vicini e vi devono essere temperature altissime.

FUSIONE NUCLEARE nel cielo Il processo di fusione è il meccanismo che alimenta il Sole e le altre stelle; all'interno di esse si generano tutti gli elementi che costituiscono l'universo dall'elio fino all'uranio.

FUSIONE NUCLEARE: energia Nella fusione nucleare la massa e l'energia sono legate dalla equazione E = mc2 infatti in questo tipo di reazione il nuovo nucleo costituito e il neutrone liberato hanno una massa totale minore della somma delle masse dei nuclei reagenti, con conseguente liberazione di un'elevata quantità di energia. Con un grammo di deuterio e trizio si potrebbe quindi produrre l'energia sviluppata da 11 tonnellate di carbone.

FUSIONE NUCLEARE: positiva? La fusione nucleare, nei processi terrestri, è usata in forma controllata nei reattori a fusione termonucleare, ancora in fase sperimentale. La fusione nucleare controllata potrebbe risolvere la maggior parte dei problemi energetici sulla terra, perché potrebbe produrre quantità pressoché illimitate di energia senza emissioni di gas nocivi o gas serra e con la produzione di limitate quantità scorie radioattive. La quantità di deuterio e trizio (isotopi dell’idrogeno che possono innescare una fusione nucleare) ricavabile da tre bicchieri di acqua di mare e due sassi di medie dimensioni potrebbe supplire al consumo medio di energia di una famiglia di 4 persone per molto tempo. Si stanno effettuando ingenti investimenti in questo tipo di reattori anche se si ritiene che i primi impianti potranno essere operativi solo intorno al 2050. La fusione richiede temperature di lavoro elevatissime, tanto elevate da non poter essere contenuta in nessun materiale esistente. Per raggiungere le alte temperature necessarie a innescare e sostenere la reazione, vi sono varie tecniche possibili: tutte tecnologicamente complesse e dispendiose.

FUSIONE NUCLEARE: una soluzione? Il primo reattore a fusione fredda è italiano: “Forse il mondo cambierà davvero” L’ingegnere italiano Andrea Rossi ha progettato l’E-Cat HT2, un reattore che produce calore attraverso una fusione “fredda”, ovvero una reazione di natura nucleare che si realizza a temperature e pressioni molto inferiori a quelle della nota fusione nucleare “calda”. Il cambiamento diventerebbe una vera e propria rivoluzione se l’invenzione di Rossi dovesse trovare ulteriori conferme. “Ulteriori” perché le prime già sono arrivate.

FUSIONE NUCLEARE: negativa? La fusione nucleare, nei processi terrestri, è usata in forma incontrollata per le bombe a idrogeno. La bomba all'idrogeno o bomba H è una bomba a fissione - fusione - fissione in cui una normale bomba atomica, che serve da innesco, viene posta all'interno di un contenitore di materiale fissile insieme ad atomi leggeri. Quando la bomba A esplode, innesca la fusione termonucleare dei nuclei degli atomi leggeri; questo processo provoca a sua volta la fissione nucleare del materiale che la circonda.

INQUINAMENTO ELETTROMAGNETICO E ACUSTICO

ELETTROMAGNETISMO Le antenne trasmittenti sono dispositivi in cui le cariche elettriche vengono messe in movimento in modo tale da generare onde elettromagnetiche che vengono captate dalle antenne riceventi. RADIO, TELEVISIONE, CELLULARI, WIFI, FORNO A MICROONDE SATELLITI, RADAR, RADIOGRAFIE

ELETTROMAGNETISMO: inquinamento! Siamo circondati da un mare di onde elettromagnetiche  ELETTROSMOG Inquinamento invisibile Effetti negativi sul corpo umano (dopo molto tempo) Riduzione difese immunitarie Disfunzioni nervose o fisiologiche Formazione di tumori Effetto termico: un’onda assorbita dal corpo lo riscalda

ELETTROMAGNETISMO: studi L'esistenza di un rischio rilevante per la salute è a tutt'oggi complessa e controversa, vista anche la dimensione e la durata degli studi epidemiologici. Uno studio epidemiologico serio e affidabile richiede: un campione statistico scelto accuratamente; un tempo di studio molto lungo (10-15 anni) in quanto oltre agli effetti diretti a breve periodo di tali radiazioni si tratta di studiare gli effetti statistici a medio e lungo termine; ingenti investimenti finanziari; La ricerca finanziata da privati è guardata con scetticismo poiché un privato in genere è restio a sostenere risultati sfavorevoli ai propri interessi economici. Gli studi che sostengono di aver trovato correlazioni statistiche significative sono spesso contestati sulla base della presunta non significatività statistica del risultato, dovuta principalmente alla ristrettezza del campione scelto o a tempi di studio non sufficientemente lunghi.

ELETTROMAGNETISMO: prevenzione e rimedi ALCUNI CONSIGLI Non camminare e sostare nei pressi di cavi ad alta tensione o ripetitori Non tenere apparecchiature elettriche vicino alla testa quando dormi Limita l’uso del cellulare La legge quadro 36/01 prevede per le intensità dei campi: (1) un limite di esposizione; (2) un valore di attenzione; (3) un obiettivo di qualità. http://www.parlamento.it/parlam/leggi/01036l.htm L'ente ARPA (Agenzia Regionale Protezione Ambiente) coordina campagne di misura di elettrosmog a campione in diverse località italiane o su richiesta delle autorità locali o della popolazione. http://www.arpa.emr.it/

INQUINAMENTO ACUSTICO: che cos’è L'inquinamento acustico è causato da un'eccessiva esposizione a suoni e rumori di elevata intensità. AEROPORTI AFFOLLAMENTO (CONCERTI ..) FABBRICHE CANTIERI AUTOSTRADE TRAFFICO STRADALE

INQUINAMENTO ACUSTICO: danni Gli effetti del rumore sull'uomo sono molteplici e possono essere distinti in: effetti di danno (alterazione non reversibile di un organo o di un sistema) effetti di disturbo (alterazione temporanea di un organo o di un sistema) sensazione di scontento o di fastidio generico  irritabilità, ansia, stress,effetti di disturbi sul sonno (provocati dall’inquinamento URBANO) Il DECIBEL (dB) è l’unità di misura delle intensità sonore. 0 dB = soglia dell’udito (minima intensità percepibile) 120 dB = soglia del dolore

INQUINAMENTO ACUSTICO: rimedi In Italia esistono quattro leggi contro l'inquinamento acustico. ALCUNI RIMEDI Pavimentazioni stradali che attutiscono il rumore Pannelli murari che isolano le abitazioni Finestre con doppi vetri DA PARTE NOSTRA: Non tenere alto il volume di tv e radio Non fare schiamazzi in luoghi pubblici Non compiere attività rumorose nelle ore dedicate al riposo

BUCO DELL’OZONO E EFFETTO SERRA

BUCO DELL’OZONO: che cos’è? La stratosfera terrestre contiene una concentrazione alta di ozono (O3) un gas che rappresenta un vero e proprio schermo nei confronti delle pericolose radiazioni ultraviolette (raggi UV) provenienti dal sole. Ogni anno, durante la primavera dell’emisfero australe, la concentrazione dell’ozono stratosferico nell’area situata in prossimità del Polo Sud diminuisce a causa di variazioni naturali. Purtroppo, a causa degli inquinanti rilasciati in atmosfera, sin dalla metà degli anni settanta questa periodica diminuzione è diventata sempre più grande, tanto da indurre a parlare del fenomeno come del “buco dell’ozono” assottigliamento dello strato di ozono

BUCO DELL’OZONO: i rischi Una riduzione dell’effetto schermante dell’ozono comporta un conseguente aumento dei raggi UV che giungono sulla superficie della Terra. Nell’uomo l’eccessiva esposizione a questi raggi è correlata ad un aumento del rischio di cancro della pelle, inoltre i raggi ultravioletti possono causare una inibizione parziale della fotosintesi delle piante.

BUCO DELL’OZONO: le cause Cosa ha provocato questo assottigliamento nello strato dell’ozono? I clorofluorocarburi (CFC): composti chimici contenuti nelle bombolette spray e negli impianti refrigeranti ed utilizzati dagli anni ‘70 fino agli anni ‘90. Queste particelle si dividono a contatto con i raggi del sole e “mangiano” le particelle di ozono.

BUCO DELL’OZONO: risolto? Fortunatamente questo fenomeno è in netto miglioramento. I modelli di previsione dicono che il buco dell’ozono sopra l’Antartico si chiuderà nei prossimi decenni.

EFFETTO SERRA: che cos’è SURRISCALDAMENTO DEL PIANETA CHE COS’È? http://www.youtube.com/watch?v=D_ElsAGzT2A

EFFETTO SERRA: le cause I GAS SERRA sono quei gas presenti in atmosfera che sono trasparenti alla radiazione solare in entrata sulla Terra ma riescono a trattenere la radiazione infrarossa emessa dalla superficie terrestre. RIVOLUZIONE INDUSTRIALE Anidride carbonica Metano Clorofluorocarburi Protossido di azoto

EFFETTO SERRA: le conseguenze Aumento temperatura terrestre Fusione ghiacciai Nubifragi uragani alluvioni Sconvolgimento ecosistemi

EFFETTO SERRA: i rischi per il futuro Si prevede in questo secolo un aumento della temperatura da 1,5° a 5° C. UN VERO DISASTRO Ulteriore ritiro ghiacciai Avanzata dei deserti Aumento malattie Aumento livello del mare (9-98 cm) Diminuzione disponibilità acqua

EFFETTO SERRA: qualche rimedio MA… Dal 1997 al 2005 per entrare in vigore USA circa 36% emissioni C02 Il trattato prevede l’obbligo di operare una riduzione delle emissioni di elementi d’inquinamento. È stato esteso fino al 2020. “Quello che diamo per scontato potrebbe non essere qui per i nostri figli.” Al Gore

LE PILE E LA RACCOLTA DIFFERENZIATA

LE PILE: dove buttarle? Le pile e batterie scariche vanno gettate esclusivamente nei contenitori appositi presso negozi, scuole ecc. Non possono esser gettate insieme ad altri materiali perché sono rifiuti pericolosi che contengono materiali tossici come mercurio e cadmio. Sono un rischio per la salute umana e l’ambiente e potrebbero persino scoppiare e provocare incendi. Una pila contiene circa un grammo di mercurio, quantità più che sufficiente per inquinare 1.000 litri di acqua. Per pile e accumulatori portatili si intendono sia quelle “usa e getta” sia quelle ricaricabili, che usiamo per i telefonini, le videocamere o i notebook.

LE PILE Dal 1°gennaio 2009, in virtù del D.Lgs. 188, datato 20 Novembre 2008, è stato esteso in Italia l'obbligo di recupero alle pile e agli accumulatori non basati sull'uso di piombo bensì sull'impiego di altri metalli o composti. Tale decreto recepisce e rende effettiva la direttiva europea 2006/66/CE. Le pile subiscono svariati e complessi processi chimico-fisici di trattamento che hanno come obiettivo finale il recupero dei metalli che li costituiscono da poter impiegare in nuovi processi produttivi. In questo modo, oltre ad evitare la dispersione nell’ambiente di componenti pericolose e potenzialmente tossiche, si risparmia anche in termini di mancato utilizzo di nuove materie prime. Gli impianti dedicati a queste tipologie di pile sono localizzati prevalentemente all’estero.