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di Radaelli Edoardo e Moretti Federica Classe 3D. 2000. 1950. 1945 HIROSHIMA E NAGASAKI. 1986 INCIDENTE DI CHERNOBIL. 2011 FUKUSHIMA. la storia…. 1948-1991 GUERRA FREDDA. L’energia nucleare.

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    Presentation Transcript
    1. di Radaelli Edoardo e Moretti Federica Classe 3D 2000 1950 1945 HIROSHIMA E NAGASAKI 1986 INCIDENTE DI CHERNOBIL 2011 FUKUSHIMA la storia… 1948-1991 GUERRA FREDDA

    2. L’energia nucleare Con energia nucleare si intendono tutti quei fenomeni in cui si ha la produzione di energia in seguito a trasformazioni nei nuclei atomici. L'energia nucleare, insieme alle fonti rinnovabili e le fonti fossili, è una fonte di energia primaria, ovvero è presente in natura e non deriva dalla trasformazione di altra forma di energia.  L'energia nucleare è data dalla fissione o dalla fusione del nucleo di un atomo. La prima persona che intuì la possibilità di ricavare energia dal nucleo di un atomo fu lo scienziato Albert Einstein nel 1905. In fisica col termine “nucleo” si intende la parte centrale e densa di un atomo (la parte più piccola di ogni elemento esistente in natura e che ne conserva le caratteristiche chimiche), costituita da protoni (particelle dotate di carica elettrica positiva) e neutroni di carica nulla, detti collettivamente nucleoni.

    3. La fissione nucleare Per ricavare energia dal nucleo dell'atomo esistono due procedimenti opposti: • la fissione (rottura) di un nucleo pesante, • la fusione (unione) di nuclei leggeri. La fissione consiste nel rompere il nucleo dell'atomo per farne scaturire notevoli quantità di energia: quando un neutrone colpisce un nucleo fissile, questo si spacca in due frammenti e lascia liberi altri due o tre neutroni. La somma delle masse dei due frammenti e dei neutroni emessi è leggermente minore di quella del nucleo originale e di quello del neutrone che lo ha fissionato (spaccato): la massa mancata si è trasformata in energia. Se accanto al nucleo fissionato se ne trovano altri in quantità sufficiente e in configurazione geometrica adatta (massa critica), si svilupperà una reazione a catena. La fissione nucleare dell'uranio e del plutonio è ampiamente sperimentata da circa 50 anni.

    4. La fusione nucleare La fusione è un altro metodo per ottenere energia dall'atomo. Essa è esattamente opposto alla fissione: invece di spezzare nuclei pesanti in piccoli frammenti, si uniscono nuclei leggeri (a partire dall'idrogeno, composto da un solo protone) in nuclei più pesanti: la massa di questi ultimi è minore della somma di quelli originari, e la differenza viene emessa come energia sottoforma di raggi gamma ad alta frequenza e di energia cinetica dei neutroni emessi. Perché la fusione avvenga, i nuclei degli atomi devono essere fatti avvicinare nonostante la forza di repulsione elettrica che tende a respingerli gli uni dagli altri, e sono quindi necessarie temperature elevatissime, milioni di gradi centigradi. La fusione nucleare avviene normalmente nel nucleo delle stelle, compreso il Sole, dove tali condizioni sono normali. A causa di questa difficoltà, al giorno d'oggi l'uomo non è finora riuscito a far avvenire la fusione in modo controllato e affidabile se non per qualche decina di secondi (al contrario esiste la fusione incontrollata: la bomba termonucleare). 

    5. Reazione a catena La reazione a catena è un termine utilizzato per indicare il processo chimico (reazione a catena chimica) o un processo nucleare (reazione a catena nucleare). La reazione a catena è anche conosciuta come "effetto valanga" o "chain reaction". Il fenomeno è caratterizzato da un evento iniziale che produce come effetto altri eventi uguali a quello di origine, in grado a loro volta di avviare nuove reazioni. Quando il numero degli eventi prodotti è maggiore di uno si parla di reazione a catena. Un esempio di reazione a catena è il reattore nucleare utilizzato per la produzione di energia elettrica tramite il processo di fissione nucleare. La reazione a catena può essere di due tipologie: • Reazione a catena controllata, il sistema è in grado di controllare la reazione a catena, rallentando la sequenza di propagazione (o effetto valanga) del fenomeno; • Reazione a catena non controllata (quella utilizzata per la bomba atomica), il sistema non è in grado di controllare l'effetto valanga della reazione che si verifica e si consuma in breve tempo.

    6. Reazione a catena nucleare La reazione a catena nucleare è un fenomeno fisico che si verifica quando una reazione, una volta innestata, si propaga e si estende su tutta la massa di un corpo fino all'esaurimento della massa stessa. Un esempio di reazione a catenaè la reazione a fissione nucleare utilizzata nelle centrali atomiche per la produzione dell'energia elettrica. La reazione a catena nucleare può essere di due tipi: • Reazione a catena nucleare controllata. Il sistema consente di rallentare e controllare la reazione a catena. Ciò avviene, ad esempio, nei reattori nucleari delle centrali atomiche. • Reazione a catena nucleare incontrollata. Il sistema non è in grado di controllare la reazione a catena che, pertanto, si consuma in breve tempo sprigionando una elevata quantità di energia. Ciò accade, ad esempio, nell'esplosione di una bomba atomica.

    7. Il funzionamento di una centrale nucleare La reazione a catena nucleare avviene all'interno del guscio di cemento e di acciaio, sempre in uno stato cosiddetto "critico" in cui ogni neutrone colpisce un solo nucleo di uranio. Il processo deve essere costantemente controllato poiché se venisse superata la soglia "critica" (ovvero se un  neutrone colpisse più nuclei di uranio) la reazione a catena genererebbe un surriscaldamento esponenziale e la conseguente fusione del nucleo del reattore con emissioni di radiazioni nocive, come accadde alla centrale di Cernobyl’ nel 1986. Per controllare la reazione nucleare l'uranio viene immerso in una piscina d'acqua pesante in grado di rallentare attività dei neutroni e quindi di controllare la reazione nucleare. Nella piscina vengono poste poi barre di controllo per assorbire parte dei neutroni che si sprigionano attraverso il processo di fissione nucleare. La reazione a catena nel processo di fissione genera calore e riscalda i flussi di acqua presenti in uno scambiatore di calore generando vapore. La forza del vapore muove le turbine meccaniche per produrre energia elettrica. Le prime centrali degli anni '50 basavano il loro sistema di raffreddamento sull'utilizzo del gas. Negli anni '60 invece venne preferito l'utilizzo dell'acqua. Il ruolo dell'acqua ha sempre avuto un ruolo fondamentale nelle centrali nucleari. Il processo di fissione richiede costantemente un flusso refrigerante per controllare il calore emesso e consente la trasformazione di questo calore in vapore acqueo.

    8. I vantaggi del nucleare e … Il vantaggio principale dell'energia nucleare consiste nella produzione di energia elettrica a ciclo continuo per prolungati periodi di tempo. Complessivamente i vantaggi dell’energia nucleare sono i seguenti: • Non produce gas serra. L'energia nucleare non produce i gas serra. La produzione di energia dall'atomo, non essendo basata sulla combustione di fonti fossili o vegetali, non causa l'emissione in atmosfera dei gas responsabili del peggioramento dell'effetto serra (es. anidride carbonica); • Produzione di energia elettrica su vasta scala. Da una piccola quantità di uranio una centrale atomica riesce a produrre una grande quantità di energia elettrica a ciclo continuo, infatti i costi dell'energia nucleare sono più bassi di quelli di altre fonti energetiche; • Ciclo di vita della centrale. La centrale nucleare può funzionare ininterrottamente per 40-60 anni. Un periodo di tempo così lungo consente di ammortizzare l'elevato costo iniziale della centrale atomica; • Approvvigionamento energetico. L'energia nucleare riduce la dipendenza dall'estero nell'approvvigionamento energetico, in quanto consente di produrre una parte dell'energia elettrica altrimenti prodotta importando gas, carbone o petrolio; • Costi contenuti. Anche se il costo necessaria alla costruzione di una centrale è considerevole, quelli relativi alla produzione di energia sono abbastanza contenuti.

    9. … gli svantaggi Il principale svantaggio dell'energia nucleare sono le conseguenze sull'ambiente e sull'uomo in caso di disastro nucleare. Complessivamente gli svantaggi dell'energia nucleare sono i seguenti: • Scorie radioattive. Nel processo di fissione nucleare sono prodotti anche rifiuti radioattivi di vario grado che necessitano d'essere lavorati e/o stoccati in depositi di massima sicurezza per migliaia di anni. Lo stesso trasporto del materiale radioattivo (scorie) dalla centrale al deposito è un problema sia tecnologico che sociale; • Solo energia elettrica. L'energia nucleare consente di produrre elettricità. Ciò consente di soddisfare la domanda di energia elettrica ma non risolve appieno il problema dell'approvvigionamento energetico di un paese; • Elevati costi iniziali e finali.Una centrale nucleare richiede elevati investimenti iniziali per la costruzione dell'impianto e del combustibile. A questi costi si aggiungono i costi finali necessari per il decommissioning, cioè lo smaltimento e la messa in sicurezza delle scorie al termine del ciclo di vita dell'impianto. • Sicurezza centrali nucleari. Le centrali nucleari richiedono un livello di sicurezza maggiore rispetto alle altri centrali elettriche poiché maggiori sono le conseguenze ambientali in caso di disastro o di incidente. Nella storia si ricordano, in particolar modo, l'incidente nucleare alla centrale sovietica di Chernobyl nel 1986 e il disastro nucleare alla centrale giapponese di Fukushimanel 2011. • Proliferazione nucleare. Il ritrattamento del combustibile irragiato negli impianti civili consente di produrre il plutonio tramite il quale si possono produrre le armi nucleari e la bomba atomica. Per tali ragioni il settore dell'energia nucleare è sottoposto a rigidi controlli da parte della comunità internazionale. Da questo punto di vista il nucleare è un importante argomento sui tavoli della diplomazia e della politica internazionale (es. nucleare in Iran).

    10. Le fonti rinnovabili Sono fonti energetiche derivate da fonti che per loro caratteristica si rigenerano nel tempo,oppure non sono esauribili. Le fonti rinnovabili (o energie alternative) sono: Vento  Sole Biomassa   Acqua Calore della terra (geotermia) 

    11. Le fonti fossili Le fonti fossili (o fonti non rinnovabili) sono quelle fonti energetiche che nel corso del tempo si esauriranno, soprattutto se sfruttate in enormi quantità. Queste, per rigenerarsi hanno bisogno di milioni di anni; in più sono tra le fonti di energia maggiormente inquinanti. Le fonti fossili sono:  Petrolio Carbone   Gas metano Uranio

    12. L’uranio L'uranio (simbolo U) è l'elemento chimico di numero atomico 92. Appartiene alla serie degli attinidi (o attinoidi) che comprende i 14 elementi chimici compresi fra l'attinio e il nobelio sulla scala periodica con numeri atomici fra 89 e 102. Il metallo si presenta bianco-argenteo. È malleabile, duttile e debolmente paramagnetico. L'uranio è tossico e radioattivo. Insieme al torio l'uranio è il combustibile nucleare disponibile in grandi quantità. Il suo isotopo 235U è utilizzato come combustibile nei reattori nucleari e nella fabbricazione delle armi nucleari. L'uranio naturale è composto da tre isotopi: • U-238 (99,27%); • U-235 (0,72%); • U-233 (0,0006%). Soltanto gli isotopi U-235 e U-233 sono fissili, ossia danno luogo a una reazione a fissione nucleare. L'uranio U-238 è fertile, può essere trasformato in materiale fissile (plutonio 239) quando viene bombardato con neutroni lenti. Il processo di arricchimento dell'uranio consente di aumentare la percentuale dell'isotopo U-235 fissile presente nella miscela naturale.

    13. Uranio arricchito e uranio impoverito L'uranio naturale si trova in natura disperso nelle rocce uranifere, è suddiviso in uranio 238 (U238, il più stabile) ed in uranio 235 (U235, il più instabile) quello utilizzato per le reazioni nucleari.L'U235 (isotopo dell'U238) si trova in natura in proporzioni di 0,72% rispetto all'U238, tale è la concentrazione naturale.Per ottenere le reazioni nucleari (centrali nucleari), occorre dell'uranio con U235 in concentrazioni del 3-4% rispetto all'U238, mentre, per le bombe atomiche occorre U235 in concentrazioni del 90%.Ne consegue che l'uranio così come è trovato in natura ha una concentrazione insufficiente anche per l'impiego pacifico (le centrali nucleari) pertanto occorre aumentarne la concentrazione con opportune attività industriali, tale aumento di concentrazione è definito ARRICCHIMENTO.Ora, se consideriamo un campione di uranio così come si trova in natura (miscela di U238 e U235) e lo lavoriamo in modo da estrarne una quantità caratterizzata da una concentrazione di U235 del 3%, ne consegue che la rimanenza di uranio naturale dovrà avere una concentrazione di U235 minore della concentrazione naturale (0,72%) e quindi sarà IMPOVERITO. RIASSUMENDO: separando un campione di uranio naturale in due campioni aventi concentrazioni diverse di U235 ne consegue che, il campione che ha una concentrazione maggiore della naturale di U235 è arricchito, mentre il campione che ha concentrazione minore della naturale risulta impoverito, i concetti di arricchito ed impoverito sono sempre riferiti alla concentrazione di U235 rispetto all'U238.

    14. Il plutonio Il plutonio è l'elemento chimico di numero atomico 94. Il suo simbolo è Pu. È un metallo molto simile all’uranio. Questo, non esiste in natura, si forma all’interno del nocciolo di un reattore nucleare quando un nucleo di Uranio 238 assorbe un neutrone. È tossico e radioattivo e le sue emissioni possono essere facilmente schermate. All’interno del nocciolo del reattore si formano, durante il normale funzionamento, diversi isotopi del Plutonio: 238, 239, 240, 241, 242. In particolare gli isotopi dispari 239 e 24, possono essere soggetti a fissione, e infatti sono responsabili di parte dell’energia prodotta da una centrale. Per costruire una bomba atomica è necessario avere a disposizione Plutonio 239 molto puro e il plutonio ricavato dal combustibile esaurito di una centrale elettronucleare non è adatto a questo scopo. Il Plutonio 239 ha un tempo di dimezzamento delle sue emissioni radioattive di circa 24 mila anni.

    15. Albert Einstein Albert Einstein, nasce il 14 marzo del 1879 a Ulm, in Germania, da genitori ebrei non praticanti. Nel 1894 la famiglia si trasferisce in Italia per cercarvi miglior fortuna con una fabbrica a Pavia, ma gli affari della fabbrica cominciarono ad andare male e Hermann, il padre, lo esorta a frequentare il Politecnico di Zurigo, dove si iscrive nel 1896. Lì prende due decisioni: farà l'insegnante e si dedicherà alla fisica. Si laurea nel 1900. Nel 1905 pubblica tre studi teorici. Il primo e più importante studio contiene la prima esposizione completa della teoria della relatività ristretta. Il secondo, sull'interpretazione dell'effetto fotoelettrico, conteneva un'ipotesi rivoluzionaria sulla natura della luce; egli affermò che in determinate circostanze la radiazione elettromagnetica ha natura corpuscolare, ipotizzando che l'energia trasportata da ogni particella che costituiva il raggio luminoso, denominata fotone, fosse proporzionale alla frequenza della radiazione. Il terzo e più importante studio reca il titolo "Elettrodinamica dei corpi in movimento": conteneva la prima esposizione completa della teoria della relatività ristretta, frutto di un lungo e attento studio della meccanica classica di Isaac Newton, delle modalità dell'interazione fra radiazione e materia, e delle caratteristiche dei fenomeni fisici osservati in sistemi in moto relativo l'uno rispetto all'altro. E’ proprio quest'ultimo studio che gli consente di vincere il premio Nobel per la Fisica nel 1921. Con l'avvento al potere di Hitler nel Secondo Conflitto Mondiale, Einstein fu costretto a emigrare negli Stati Uniti. Di fronte alla minaccia rappresentata dal regime nazista egli rinunciò alle posizioni pacifiste e nel 1939 scrisse assieme a molti altri fisici una famosa lettera indirizzata al presidente Roosevelt, nella quale veniva sottolineata la possibilità di realizzare una bomba atomica. La lettera segnò l'inizio dei piani per la costruzione dell'arma nucleare. Einstein disprezzava profondamente la violenza e, conclusi quei terribili anni, s'impegnò attivamente contro la guerra e le persecuzioni razziste, compilando una dichiarazione pacifista contro le armi nucleari. Muore a Princeton, il 18 aprile 1955, circondato dai più grandi onori.

    16. La teoria della relatività ristretta La teoria della relatività ristretta, o speciale, fu formulata da Albert Einstein attorno al 1905, nel tentativo di spiegare le contraddizioni insite nella fisica classica, e si applica ai sistemi che si muovono di moto rettilineo uniforme. In seguito venne estesa, attraverso la teoria della relatività generale, ai sistemi in moto qualunque. La teoria della relatività ristretta tratta quindi i fenomeni che avvengono in sistemi di riferimento inerziali e si basa essenzialmente su due postulati fondamentali: • Il primo postulato, o principio di relatività, stabilisce che le leggi della fisica sono le stesse in tutti i sistemi di riferimento inerziali e rappresenta sostanzialmente un'estensione a tutte le leggi della natura del principio di relatività di Galileo (che riconosceva che le leggi della meccanica dovessero valere per tutti i sistemi di riferimento inerziali). Questo significa che i risultati di qualunque esperimento devono essere gli stessi per qualunque sistema di riferimento che si muova di moto rettilineo uniforme; • Il secondo postulato, noto come principio di costanza della velocità della luce, afferma che la luce si propaga nel vuoto con una velocità finita, indipendentemente dalla velocità della sorgente che l'ha emessa. Questa seconda asserzione, sebbene oggi sia ampiamente accettata, appare in contraddizione con l'esperienza quotidiana, che sembra implicare che un oggetto che si muove verso un osservatore abbia una velocità maggiore se contemporaneamente l'osservatore si muove in direzione dell'oggetto, secondo una regola intuitiva delle composizioni delle velocità, ovvero che la velocità di un oggetto dipenda effettivamente dal sistema di riferimento. Questo non vale per la luce.

    17. E=mc2 Quando si applica una forza a un oggetto, questo aumenta la sua velocità. Quando la velocità del corpo si avvicina a quella della luce, non può più aumentare, perché non può superare il valore c . Questo significa che il lavoro compiuto sul corpo va ad aumentare la sua massa, mentre normalmente il lavoro compiuto su un corpo aumenta la sua energia. Massa ed energia, secondo la teoria della relatività ristretta, sono grandezze intercambiabili, cioè la massa è una forma di energia. La relazione che lega la massa di un corpo alla sua energia, nota come equazione di Einstein, o relazione di equivalenza massa-energia, è data da E=mc2. Questa relazione, che rappresenta il cuore della teoria della relatività di Einstein, ha avuto nella fisica nucleare e nella fisica delle particelle numerosissime conferme e ha portato all'idea fondamentale secondo cui, se la massa è una forma di energia, allora può essere convertita in altre forme di energia, cosa che infatti avviene nei decadimenti delle particelle e, in particolare, nei processi di fissione e di fusione nucleare. La teoria della relatività ristretta, così come è stata esposta, non ha al momento ricevuto smentite dai dati sperimentali, mentre ha ricevuto numerose conferme nel campo della fisica delle alte energie.

    18. Le armi nucleari Sono armi nucleari tutte le armi, nella gran maggioranza bombe e testate esplosive per missili, che sfruttano reazioni di fusione termonucleare o di fissione nucleare. Le armi nucleari sono armi di distruzione di massa. Esistono diversi tipi di ordigni nucleari, la loro potenza esplosiva è devastante, superiore a quella di qualunque esplosivo chimico convenzionale: la potenza delle armi nucleari si misura infatti in Kilotoni (Kt) e in Megatoni (Mt), rispettivamente in migliaia e in milioni di tonnellate di tritolo necessarie per liberare la stessa energia. 1) La bomba atomica o bomba A: la prima ad essere costruita, sfrutta una reazione di fissione di uranio o plutonio; 2) Labomba all'idrogeno o bomba H: sfrutta la fusione fra nuclei di deuterio e trizio, riuscendo così a sprigionare molta più energia: questo tipo di bombe è il più potente in assoluto; 3) La bomba al neutrone o bomba N: studiata per sprigionare la maggior parte della sua energia come radiazioni. Lo scopo dell'ordigno è uccidere gli esseri viventi lasciando la maggior parte delle strutture nemiche intatte; 4) La bomba al cobalto,bomba gamma o bomba G: particolare bomba H nella quale, al momento dell'esplosione, i neutroni prodotti dalla fusione termonucleare si uniscono al cobalto, forte emettitore di raggi gamma. Essa può essere definita anche come una bomba Termonucleare Sporca (radiologica); 5) L’arma radiologica: solamente teorizzata è un'altra classe di bombe nucleari, le cosiddette bombe sporche: costituite da materiale radioattivo non fissile (non può esplodere con reazione nucleare, ma potrebbe incendiarsi se metallico) trattato per renderlo molto volatile ed associato ad una carica esplosiva convenzionale, con il compito di disperdere il materiale radioattivo nell'ambiente, contaminando oggetti e persone. La Federazione degli Scienziati Americani sostiene che la bomba sporca sia una minaccia esagerata: l’uranio usato per l'alimentazione delle centrali atomiche non è debolmente radioattivo se non trattato in modo da innescare una reazione di fissione. Il lentissimo decadimento dell'uranio garantisce una bassa contaminazione in caso di dispersione ambientale, pur restando la sua tossicità. Il reale pericolo radioattivo di questi ordigni risulterebbe essere molto basso.

    19. La bomba atomica La bomba atomica o bomba A, più propriamente bomba a fissione nucleare incontrollata, è un'arma di distruzione di massa, un ordigno esplosivo, appartenente al gruppo delle armi nucleari, la cui energia è prodotta dalla reazione a catena nucleare incontrollata di fissione nucleare. La reazione a catena avviene, appunto, in forma "incontrollata" (rapidamente divergente) in una massa di uranio 235 o di plutonio 239 altamente concentrati. Nell'istante in cui la massa viene resa "super-critica", essa libera altissime quantità di energia in brevissimo tempo e dà vita all'esplosione stessa e ai suoi devastanti effetti. Si differenzia dunque dai processi nucleari a catena che avvengono in un comune reattore nucleare per la produzione di energia elettrica dove invece la reazione nucleare viene mantenuta, per ovvi motivi tecnici e di sicurezza, al di sotto di una soglia di criticità in uno stato stabile ovvero controllato senza alcuna possibilità di esplosione nucleare. Nell'uso comune talvolta il nome "bomba atomica" è impropriamente impiegato per altre armi nucleari di potenza simile o superiore, includendo così anche le bombe che utilizzano l'altro tipo di reazione nucleare, la fusione termonucleare dei nuclei di elementi leggeri. Il termine "bomba atomica" nella classificazione originaria di "bomba A" indicava propriamente solo le bombe a fissione. Quelle che invece utilizzano la fusione termonucleare sono chiamate bombe H o bombe all'idrogeno. La bomba atomica è peraltro componente fondamentale della stessa bomba H in quanto permette di raggiungere gli altissimi valori di pressione e temperatura indispensabili per innescare la reazione di fusione termonucleare.

    20. LA STORIA DELLA BOMBA ATOMICA Il fondamento teorico è il principio di equivalenza massa-energia, espresso dall'equazione E=mc² prevista nella teoria della relatività ristretta di Albert Einstein. Questa equivalenza generica suggerisce in linea di principio la possibilità di trasformare direttamente la materia in energia o viceversa. Einstein non vide applicazioni pratiche di questa scoperta. Intuì però che il principio di equivalenza massa-energia poteva spiegare il fenomeno della radioattività, ovvero che certi elementi emettono energia spontanea, e una qualche reazione che implicasse l'equivalenza poteva essere la fonte di luminosità che accende le stelle. Successivamente, si avanzò l'ipotesi che alcune reazioni che implicano questo principio potevano effettivamente avvenire all'interno dei nuclei atomici. Il "decadimento" dei nuclei provoca un rilascio di energia. L'idea che una reazione nucleare si potesse anche produrre artificialmente e in misura massiccia, sotto forma cioè di reazione a catena, fu sviluppata nella seconda metà degli anni trenta in seguito alla scoperta del neutrone. Alcune delle principali ricerche in questo campo furono condotte in Italia da Enrico Fermi. Un gruppo di scienziati europei rifugiatisi negli Stati Uniti d'America (Enrico Fermi, Leo Szilard, Edward Teller ed Eugene Wigner) si preoccuparono del possibile sviluppo militare del principio. Nel 1939, gli scienziati Fermi e Szilard, in base ai loro studi teorici, persuasero Albert Einstein a scrivere una lettera al presidente Roosevelt per segnalare che c'era la possibilità ipotetica di costruire una bomba utilizzando il principio della fissioneed era probabile che il governo tedesco avesse già disposto delle ricerche in materia. Il governo statunitense cominciò così a interessarsi alle ricerche. La prima bomba al plutonio fu fatta esplodere nel Trinity test il 16 luglio 1945 nel poligono di Alamogordo, in Nuovo Messico. La prima bomba all’uranio e la seconda al plutonio sono state sganciate sulle città giapponesi di Hiroshima e Nagasaki, nel 1945,durante la Seconda Guerra Mondiale.

    21. LA PRIMA BOMBA ATOMICA Il 6 Agosto 1945, durante la Seconda Guerra Mondiale, alle ore 8:16 del mattino, un bombardiere dell'aviazione degli Stati Uniti sganciò sulla città di Hiroshima la bomba all‘ uranio "Little Boy", dotata di un paracadute che poco dopo si aprì rallentandone la caduta, per dare il tempo al bombardiere ed al suo equipaggio di mettersi a distanza di sicurezza. La bomba esplose 43 secondi dopo a circa 500 metri dal suolo come progettato, al fine di massimizzare il danno. L’effetto dell’esplosione fu pari a quello di tredicimila tonnellate di tritolo, cioè tredicimila delle più grandi bombe impiegate Nel conflitto. La bomba distrusse qualsiasi cosa nel raggio di 2 km, circa il 90% dei palazzi della città furono abbattuti o gravemente danneggiati, 90.000 persone morirono all’istante e molte altre morirono in seguito per effetto delle radiazioni. Alla fine del 1945 a Hiroshima il numero delle vittime della bomba arrivò a 140.000. Tre giorni dopo, il 9 agosto, alle ore 11:02 del mattino, una seconda bomba, chiamata "Fat Man", venne sganciata su Nagasaki. "Fat Man" era più grossa e più potente di "Little Boy": la forza distruttiva fu equivalente a quella di 21.000 tonnellate di tritolo. Uccise all’istante circa 70.000 persone.

    22. La fine della Seconda Guerra Mondiale… L’attacco atomico alla città giapponese di Hiroshima, insieme a quello su Nagasaki, avvenuto qualche giorno dopo, è un episodio che ha segnato profondamente la storia. L’ordigno, lanciato dall’Aeronautica militare americana alle 8.16 del 6 agosto 1945, ha causato la morte di circa duecentomila persone. Le implicazioni etiche di tale grave episodio sono state tante, perché per la prima volta, durante un conflitto bellico, si è utilizzata un’arma di distruzione di massa come la bomba atomica. Per questo fu scelta Hiroshima, che a quell’epoca era un centro strategico dal punto di vista militare ed economico. Al momento dello scoppio pare che ci fossero circa 255 mila abitanti. Dopo aver informato Tokyo, furono organizzati subito i soccorsi. Le persone sopravvissute (circa il 20% della popolazione) morirono successivamente per avvelenamento a causa delle radiazioni e per le necrosi sopraggiunte. Il presidente americano Harry Truman si aspettava che il Giappone si arrendesse alle loro condizioni, e per fare piegare i giapponesi, dopo che l’Unione Sovietica dichiarò guerra al Giappone, l’America pianificò il secondo attacco, che venne attuato il 9 agosto 1945 contro la città di Nagasaki. I due gravissimi episodi, verificatisi a breve distanza l’uno dall’altro, piegarono il Giappone alla resa, che avvenne il 15 agosto 1945: la Seconda Guerra Mondiale era ormai terminata. Ma un altro conflitto mondiale stava per iniziare… Mappa 

    23. L’INCIDENTE NUCLEARE DIČERNOBYL'  Il disastro di Černobyl è stato il più grave incidente nucleare della storia, di livello 7 (il massimo) della scala INES dell'IAEA. Avvenne il 26 aprile 1986 alle ore 1:23:45, nel corso di un test definito "di sicurezza" (già eseguito senza problemi sul reattore n°3), furono paradossalmente violate tutte le regole di sicurezza e di buon senso portando ad un brusco e incontrollato aumento della potenza (e quindi della temperatura) del nocciolo del reattore numero 4 della centrale: si determinò la scissione dell'acqua di refrigerazione in idrogeno ed ossigeno a così elevate pressioni da provocare la rottura delle tubazioni di raffreddamento. Il contatto dell'idrogeno e della grafite incandescente con l'aria, a sua volta, innescò una fortissima esplosione e lo scoperchiamento del reattore. Una nube di materiali radioattivi fuoriuscì dal reattore e ricadde su vaste aree intorno alla centrale che furono pesantemente contaminate, rendendo necessaria l'evacuazione e il reinsediamento in altre zone di circa 336.000 persone. Nubi radioattive raggiunsero anche l'Europa orientale, la Finlandia e la Scandinavia conlivelli di contaminazione via via minori, raggiungendoanche l'Italia, la Francia, la Germania, la Svizzera, l'Austria e i Balcani, fino anche a porzioni della costa orientale del Nord America. Mappa  Mappa 

    24. UN ERRORE UMANO La città industriale sovietica di Pripyat (nell’odierna Ucraina), dove venne insediata la centrale di Černobyl‘ , fu costruita da persone giovani, molto colte, con lo scopo del nucleare. Durante un esperimento sull’efficienza dei reattori, li si portarono da 3200Mw non a 1000Mw, ma a 30Mw! Le barre di controllo si sono sollevate dal suolo, vi furono un enorme surriscaldamento e l’esplosione dell’edificio. Le pareti, non costruite in cemento armato, si disintegrarono all’istante, e una grande quantità di materiale radioattivo si propagò in tutta l’atmosfera europea.

    25. Il dopo-Černobyl'  A seguito dell'incidente è stata gradualmente spenta la centrale, con il reattore 3 spento nel 2000, per permettere a nuovi reattori di entrare in funzione per sopperire alla mancata erogazione dei reattori spenti. A seguito della crisi economica derivante dal crollo dell'Unione Sovietica sono stati interrotti i lavori di numerosi reattori o accantonati i progetti di altri: i reattori 5 e 6 di Černobyl‘ sono stati interrotti e stessa sorte hanno avuto gli impianti di Odessa e Crimea; la produzione nucleare è però stata mantenuta inalterata nonostante la minore domanda elettrica per diminuire i costi di importazione delle materie prime. A fine 1995 è stata collegata alla rete l'unità 6 di Zaporižžja, rendendo questo il primo impianto in Europa superando quello francese di Gravelines, con una capacità netta di 5.700 MWe. Nel 2004 sono stati poi completati i reattori Khmelnitski 2 e Rovno 4 che hanno sopperito alla chiusura di Černobyl' e sono stati completati da FramatoMe e Atomstroyexport.In Ucraina sono presenti oggi 15 unità in quattro centrali gestite dalla Energoatom, la compagnia elettrica nazionale per l'energia nucleare ucraina. Con l'aggiunta di due nuovi reattori nel 2005, il nucleare genera oltre il 45% dell'energia elettrica nazionale con il 26% della capacità installata nazionale. Da Černobyl' sono stati accumulati oltre 300 anni-reattore di funzionamento degli impianti, con un miglioramento del fattore di carico (aumentato fino all'81% nel 1994 e poi diminuito a causa di problemi della rete elettrica), ed una diminuzione degli arresti imprevisti (da 71 del 1999 a 21 del 2009). Nel 2004 sono stati poi collegati alla rete Khmelnitski 2 e di Rovno 4, portando 1900 MW di nuova potenza in sostituzione degli ultimi reattori di Černobyl' chiusi in quegli anni, sono stati completati dalla Energoatom tramite un consorzio fra Framatome e Atomstroyexport, mentre gli ultimi due reattori di Khmelnitski sono stati sospesi ma mantenuti integri per un futuro completamento. La vita originale dei reattori era stata prevista a 30 anni, sono però previsti estensioni delle licenze a 20 anni dopo estesi lavori di ristrutturazione e verifica di tutti gli apparati degli impianti, per questa estensione sono stati usati come impianti pilota quelli di Rovno 1 e 2a cui il Comitato per la Regolamentazione dell'Energia Nucleare dell'Ucraina SNRC ha concesso la proroga dopo i lavori, eseguiti in collaborazione con l'IAEA.

    26. Mappa  Mappa  Il disastro nucleare di Fukushima L’ 11 marzo 2011 un forte sisma ha causato una serie di quattro distinti incidenti presso la centrale nucleare della città giapponese di Fukushima, che si trova 240 km a nord della capitale Tokio. Il 24 maggio la TEPCO, cioè la società che gestisce l'impianto, ha confermato che nei giorni immediatamente seguenti al maremoto è avvenuta la fusione dei noccioli dei reattori 1, 2 e 3; il quarto, il quinto e il sesto reattore della centrale sono stati portati in pochi giorni dall'incidente allo "spegnimento stabile" , cioè sotto i 100 gradi, mentre i primi tre hanno raggiunto una condizione equivalente il 16 dicembre 2011 passando per lo stadio di "raffreddamento stabile“, con diminuzione continua della temperatura e della radioattività. A causa del terremoto molti altri impianti nucleari giapponesi sono stati coinvolti, sia centrali nucleari che impianti del ciclo del combustibile. Gli impianti di generazione elettrica direttamente coinvolti con arresti automatici dei reattori sono stati quelli di Fukushima Dai-ichi, Fukushima Dai-ni, Onagawa e Tokai; è stato anche coinvolto il Centro di riprocessamento di Rokkasho che funziona con l‘ energia fornita dai generatori diesel di emergenza. Le maggiori preoccupazioni riguardano quattro dei sei reattori dell'impianto di Fukushima Dai-ichi, e in particolare il reattore numero 4, il cui edificio è stato quello maggiormente danneggiato dalle esplosioni di idrogeno, e nel quale le barre di combustibile a rischio fusione non sono quelle in uso all'interno del recipiente in pressione (vessel), ma quelle stoccate nelle vasche del combustibile esausto, che si trovano quindi al di fuori della struttura di contenimento primaria del reattore.

    27. LO TSUNAMI in Giappone Alle 14:46:23, ora locale, un terremoto di magnitudo 8.9 della scala Richter colpisce il Giappone. La scossa, della durata di 3 minuti, è devastante anche per un Paese come quello nipponico, abituato ad un’elevata attività sismica. L’epicentro del terremoto, situato in mare aperto, a 373 km a nord-est di Tokyo e ad una profondità di 25 km, genera uno tsunami con onde anomale alte fino a 14 metri che si riversano sulla costa orientale del Giappone. L’acqua del maremoto danneggia i sistemi elettrici di raffreddamento della centrale nucleare di Fukushima provocando esplosioni nei reattori 1 e 3 ed il surriscaldamento di quelli 2 e 4. Il governo giapponese ordina l’evacuazione di un’area del raggio di 20 km intorno alla città, abitato da circa 170.000 persone, ma le radiazioni vengono rilevate fino ad 80 km di distanza dalla centrale e nell’Oceano Indiano dove i reattori riversano materiale radioattivo in quantità enormemente rilevante. L’incidente viene classificato dall’Agenzia per la Sicurezza Nucleare e Industriale del Giappone al grado massimo, il 7 della scala INES, un livello finora raggiunto solo dal disastro di Černobyl’.

    28. MAREMOTO Il maremoto (o tsunami) è un anomalo moto ondoso del mare, originato da un terremoto sottomarino o da altri eventi che comportino uno spostamento improvviso di una grande massa d'acqua quali, per esempio, una frana, un'eruzione vulcanica sottomarina o un impatto meteoritico. Di solito un maremoto si genera in mare aperto dove l'onda rimane poco intensa e poco visibile e concentra la sua forza in prossimità della costa quando l'onda si solleva e si riversa più o meno dentro l'entroterra (una barca in mare aperto può anche non accorgersi del passaggio di un'onda di maremoto). L'intensità di un maremoto dipende dalla quantità di acqua spostata al momento della formazione del maremoto stesso, intensità valutabile quando l'onda raggiunge le coste: in generale un'onda di maremoto che lungo la costa non supera 2,5 m in altezza non provocherà grandi danni e i suoi effetti non saranno pericolosi, mentre un'onda di oltre 4–5 m in altezza sarà distruttiva per la costa investita. Anche a seguito dello tsunami dell'Oceano Indiano del 2004, è invalso nel mondo l'uso del termine giapponese "tsunami" (津波, "onda contro il porto") come sinonimo di maremoto (composto di mare e moto sul modello di terremoto).

    29. La scala INES La scala INES o scala internazionale degli eventi nucleari e radiologici (International Nuclear and radiological Event Scale) è stata sviluppata a partire dal 1989 dall'AIEA, l'agenzia internazionale per l'energia atomica, con lo scopo di classificare incidenti nucleari e radiologici e rendere immediatamente percepibile al pubblico, in maniera corretta, la gravità di incidenti di tipo nucleare o radiologico, senza fare riferimento a dati tecnici di più difficile comprensione. Si applica ad eventi associati al trasporto, deposito ed impiego di materiale o sorgenti radioattive. La scala INES comprende 7 livelli (più un livello 0 al di sotto della scala) ed è divisa in due parti: gli incidenti (dal 7° al 4° livello) e i guasti (dal 3° al 1°). Il livello 0 è catalogato come una deviazione. È una scala logaritmica ed il passaggio da un livello all'altro significa pertanto un aumento di danni di circa dieci volte.

    30. Enrico Fermi Enrico Fermi (Roma, 29 settembre 1901 – Chicago, 28 novembre 1954) è stato un fisico italiano naturalizzato statunitense, tra i più noti al mondo, principalmente per i suoi studi teorici e sperimentali nell'ambito della meccanica quantistica. Sono celebri, tra l'altro, la sua teoria del decadimento β, la statistica quantistica di Fermi - Dirac, i risultati concernenti le interazioni nucleari. Enrico Fermi progettò e guidò la costruzione del primo reattore nucleare a fissione, che produsse la prima reazione nucleare a catena controllata. Fu uno dei direttori tecnici del Progetto Manhattan, che portò alla realizzazione della bomba atomica.È stato inoltre il primo ad interessarsi alle potenzialità delle simulazioni numeriche in ambito scientifico, nonché l'iniziatore di una fecondissima scuola di fisici, sia in Italia, sia negli Stati Uniti d'America. L'attività di Fermi si è manifestata in molti campi della fisica, ed egli è universalmente riconosciuto come uno dei più grandi scienziati di tutti i tempi. Nel 1938 ricevette il Premio Nobel per la fisica, per la sua identificazione di nuovi elementi della radioattività e la scoperta delle reazioni nucleari.

    31. Le barre di controllo Le barre di controllo servono a controllare la reazione di fissione nucleare da parte del combustibile nucleare all'interno del nocciolo o nucleo del reattore a fissione. Tali barre possono essere composte da metalli (quali argento,cadmio, indio o carburo di boro) vengono inserite a seconda delle esigenze in alternanza alle barre di combustibile fissile, ad esempio per modulare la potenza di produzione energetica del reattore. Praticamente agiscono nella scissione dei nuclei di atomi assorbendo i neutroni liberati dalla fissione e controllando quindi anche eventuali reazioni a catena instabili durante l'intero processo di creazione dell'energia per trasmutazione. Possono eventualmente arrestare il processo di fissione in caso di criticità risultando così un meccanismo di sicurezza primario nel reattore. Queste barre furono ideate da Enrico Fermi nel 1942. Egli volle capire come tenere sotto controllo una fissione nucleare senza che questa degenerasse in una reazione incontrollata, e ci riuscì inserendo nel nocciolo delle barre di grafite che limitassero la reattività della pila (reattore nucleare).

    32. Le mutazioni genetiche Le mutazioni non spontanee o indotte sono spesso provocate da agenti esterni, per esempio radiazioni ionizzanti, raggi X, raggi UV (ultravioletti), materiali radioattivi e sostanze chimiche, detti per questo motivo mutageni. Clicca qui per visualizzare immagini di mutazioni umane, animali e vegetali Le mutazioni spontanee sono errori casuali che avvengono in una qualunque fase della duplicazione del DNA o della sintesi proteica. Le mutazioni possono essere di tre tipi: Geniche: sono variazioni nella sequenza o nel numero dei nucleotidi: una base è erroneamente scambiata con un'altra, omessa o aggiunta nella duplicazione; Cromosomiche: sono variazioni della posizione di interi segmenti di cromosoma: la proteina sintetizzata dal gene interessato alla variazione risulterà anomala e produrrà una variazione del carattere o la formazione di un carattere nuovo; Genomiche: sono variazioni del numero dei cromosomi, che avvengono nella formazione dei gameti. Il carattere "mutato" può portare un vantaggio per l'organismo. Per esempio, la mutazione, che consentì alle persone adulte la tolleranza al galattosio, permise al genere umano di nutrirsi di latte anche dopo lo svezzamento. Ciò favorì anche lo sviluppo della pastorizia e dell'allevamento.Altre volte, la nuova forma del carattere è svantaggiosa, provocando all'organismo conseguenze gravi come nel caso delle malattie genetiche.Altre volte ancora la mutazione passa inosservata perché non provoca né vantaggi né svantaggi.

    33. LA RADIOATTIVITÀ La radioattività è la proprietà dei nuclei atomici di alcune sostanze, tale per cui essi si disgregano in modo completo, trasformandosi in altri elementi più leggeri. Si tratta di un fenomeno del tutto naturale, oggetto di ricerche sperimentali a partire dalla fine dell’Ottocento. A scoprirlo fu H. Bequerel nel 1896; successivi studi furono condotti dai coniugi Curie nel 1898 e da E. Rutherford e F. Soddy nel 1902. Il processo di disgregazione dei nuclei atomici avviene spontaneamente e produce una emissione naturale di radiazioni di particolare intensità. Tali radiazioni emesse possono essere di tre tipi: • Raggi α (alpha), costituiti da aggregati di due protoni e due elettroni , hanno numero di massa 4 e carica totale 2e (elettroni). La loro emissione produce un nucleo atomico avente numero atomico inferiore di 2 unità e numero di massa inferiore di 4 unità; • Raggi β (beta), costituiti da elettroni avente una elevatissima velocità, vicina a quella della luce. La loro emissione l’atomo dell’elemento nell’atomo dell’elemento avente numero atomico immediatamente inferiore, mentre il numero di massa non subisce variazioni; • Raggi γ (gamma), elettricamente neutri e costituiti da onde elettromagnetiche di frequenza estremamente alta e conseguentemente una frequenza molto bassa, dell’ordine di grandezza di 10-¹². Gli elementi nuovi che si formano sono isotopi radioattivi e prendono il nome di radionuclidi. Essi decadono ulteriormente, dando origine a nuovi elementi, fino a quello elettronicamente stabile, che costituisce l’ultimo anello della cosiddetta serie radioattiva. Non è possibile conoscere il tempo che impiegheranno gli atomi di una sostanza radioattiva a disintegrarsi completamente; è, possibile, però, conoscerne il tempo di dimezzamento, cioè l’intervallo temporale medio all’interno del quale si verifica la disgregazione della loro metà. Oltre al tempo di dimezzamento esiste un’altra grandezza che ci consente di studiare l’attività radioattiva di una sostanza: la vita media. Essa rappresenta l’arco di tempo necessario affinché il numero di atomi radioattivi si riduca a circa il 37% del numero iniziale. Gli elementi radioattivi più conosciuti sono il radio, l’uranio, il torio (i più abbondanti), l’attinio ed i loro composti. La radioattività può essere naturale, se emessa da alcuni atomi ed ha origine naturale; artificiale, quando ha origine da specifici procedimenti scientifico/tecnologici condotti da parte dell'uomo.

    34. La radioattività artificiale Oltre alla radioattività spontanea o naturale, esisteuna forma di radioattività indotta, la cosiddetta trasmutazione nucleare artificiale. I primi esperimenti in tal senso furono condotti da Rutherford, il quale, nel 1920, bombardando l’azoto con particelle α (alpha), ne provocò la trasformazione nell’ isotopo 17 dell’ossigeno, con l’emissione di un protone. Si trattò di una reazione estremamente rara poiché, su centinaia di particelle α utilizzate, soltanto una decina era in grado di penetrare i nuclei di azoto. Qualche anno più tardi, nel 1934, furono i coniugi Curie ad ottenere quello che fu definito il primo elemento radioattivo artificiale mediante bombardamento di alluminio con particelle α: il radiofosforo (elemento radioattivo del fosforo). L’era nucleare ebbe inizio. Agli studi dei coniugi Curie, si unirono, nel medesimo anno, le importantissime acquisizioni del (1901-1954). Fermi, per bombardare i nuclei atomici, utilizzò, al posto delle particelle α, proiettili di neutroni, facendoli passare attraverso uno strato di paraffina o acqua, così da diminuirne la velocità e renderli più facilmente catturabili e, quindi, impiegabili nelle reazioni nucleari. Fermi ed il suo gruppo di ricerca, presso l’Università di Roma, grazie ai cosiddetti neutroni lenti, riuscì a produrre numerosi isotopi radioattivi di elementi presenti in natura in forma stabile, alcuni dei quali risultarono avere attività radioattiva maggiore di quella dell’ uranio. Queste nuove scoperte assunsero ben presto grande significato ed importanza in diversi campi tra i quali la scienza medica e quella biologica, trovando largo impiego nei settori della diagnostica e, in varia forma, in quelli legati alla cura medica. E’ ad Enrico Fermi, ed alla sua squadra tutta, da attribuire il merito della scoperta dei primi elementi cosiddetti transuranici; quelli elementi non presenti in natura che hanno un numero atomico maggiore dell’elemento uranio. Enrico Fermi ottenne, nel 1938, il premio Nobel per la fisica, grazie ai suoi studi riguardanti la cosiddetta pila atomica, che entrò in funzione a Chicago il 2 dicembre del 1942, ottenendo, per la prima volta in assoluto, la reazione nucleare a catena. Questa scoperta venne purtroppo sfruttata a fini bellici nella Seconda Guerra Mondiale.

    35. La struttura della centrale Edificio del Reattore 2 4 1 3 La centrale nucleare ha una sua specifica organizzazione. Ecco i suoi principali apparati: EDIFICIO DEL REATTORE, costruito in cemento armato per impedire un’eventuale diffusione di radiazioni, IL NOCCIOLO, si trova all’interno del reattore, ed è il cuore della centrale; è circondato da barre in grafite (barre di controllo) che ne regolano la potenza e la temperatura, SALA MACCHINE, ospita il gruppo turbo-alternatore per la produzione di energia elettrica, TORRE DI RAFFREDDAMENTO, conserva il combustibile esausto per la diminuzione della sua radioattività.

    36. ...e l’inizio della Guerra Fredda Il mondo dopo il Secondo Conflitto Mondiale si era impoverito e l’Europa e il Giappone erano precipitati in una profonda crisi. Nelle conferenze di Yalta e Potsdam (febbraio e luglio 1945) i leader dei Paesi vincitori, Churchill per la Gran Bretagna, Stalin per l’Urss, Roosevelt e Truman per gli Usa, definirono un nuovo assetto fondato sulla divisione del mondo in due blocchi, ciascuno dominato da una delle grandi potenze, cioè Usa e Urss. Questi Stati avrebbero imposto il loro modello economico, sociale e politico alla propria area di influenza: democrazia o comunismo. Nel confronto tra i due blocchi si inserì un fatto nuovo e decisivo: la competizione per il possesso della tecnologia atomica, sulla quale avevano lavorato, durante la Guerra, scienziati italiani, americani e tedeschi. Nel giro di pochi anni le due superpotenze riuscirono a produrre questa nuova energia e a dotarsi di un grandioso arsenale atomico sul quale fondavano il loro predominio; ciò generava una notevole tensione a livello mondiale basata sulla paura di un’eventuale guerra atomica, catastrofica per l’intero pianeta.

    37. Mappa  Corea del Nord:nuova minaccia nucleare La Corea del Nord ha per la prima volta ufficialmente dichiarato di possedere un arsenale nucleare. In passato, la nazione asiatica aveva sempre negato lo svolgimento di attività del genere nel proprio territorio, ma in un incontro informale del 2003, aveva ammesso di possedere almeno una bomba atomica.L'8 e il 9 settembre 2012, due misteriose esplosioni in un impianto idroelettrico hanno rafforzato il sospetto che la Corea del Nord svolgesse test nucleari. Dal 2003, gli USA, le due Coree, la Russia, la Cina e il Giappone si sono riuniti 3 volte nelle "trattative delle sei nazioni" per tentare di convincere la Corea del Nord a smantellare il proprio arsenale atomico in cambio di sostegno economico e diplomatico. La quarta riunione, prevista per lo scorso settembre, è saltata: la Corea si è rifiutata, infatti, di prendervi parte adducendo come motivo "l'ostilità della politica americana".  Il Segretario di Stato Americano Rice ha invitato la Corea del Nord a riconsiderare la decisione di abbandonare le trattative dei sei Paesi per non rischiare un ulteriore isolamento.Dall'inizio della Guerra fredda ciò che accade in Corea è quasi sconosciuto al resto del mondo e ora il ripristino del programma nucleare coreano tiene in tensione molti stati. Le cinque nazioni della trattativa (Giappone, Cina, Corea del Sud, USA e Russia) stanno pressando in questi giorni la Corea del Nord affinché freni le sue ambizioni nucleari.“L'arsenale nucleare nazionale è necessario per l'autodifesa e per tener testa agli evidenti tentativi operati da Bush per isolare e soffocare la Repubblica Democratica di Korea (DPKR)” ha dichiarato il Ministro degli esteri coreano. In Corea del Nord la minaccia del nucleare si scontra, però, con l'estrema povertà. Da più di mezzo secolo il regime comunista impedisce la modernizzazione del paese e l'apertura agli investimenti esteri. Secondo il World Food Program, il paese produce il 70% del proprio fabbisogno agricolo, ma per il restante 30% dipende dagli aiuti internazionali: 250mila sono le vittime della carestia degli ultimi anni. La minaccia delle armi nucleari è l'unica, discutibile, leva di pressione politica internazionale rimasta al paese: basti pensare che gli Stati Uniti hanno proposto aiuti in petrolio e in denaro in cambio della cessazione del programma nucleare.

    38. Corea del Nord, Putin: «Il rischio nuclearerende Chernobyl una fiaba per bambini» COREA DEL NORD LA SITUAZIONE IN ASIA Il presidente russo in conferenza stampa con il cancelliere Merkel: «siamo preoccupati. Dobbiamo calmarci tutti» Da Corriere della Sera 8 aprile 2013| 12:03 Vladimir Putin evoca il ricordo della catastrofe nucleare di Chernobyl, avvenuta nel 1986, e sottolinea che «sì, esiste naturalmente un rischio» a causa delle minacce della Corea del Nord. Pyongyang da mesi minaccia i vicini della Corea del Sud e gli Stati Uniti di ritorsioni nucleari, e starebbe preparando un nuovo test atomico, il quarto della sua storia. «CHERNOBYL FAVOLA PER BAMBINI» - Ad Hannover, durante il suo secondo giorno di visita in Unione europea, si è incontrato con il Cancelliere tedesco Angela Merkel. E il presidente russo si è detto «preoccupato»: «Non è certo un segreto, siamo preoccupati dell'escalation nella penisola coreana, un nostro vicino», ha spiegato Putin. «Se, Dio non voglia, accadesseo qualcosa, la Chernobyl che tutti conosciamo potrebbe sembrare una favola per bambini al confronto». «CALMIAMOCI TUTTI» - Il rischio di un conflitto atomico è concreto? Per Putin sì: «Penso che lo sia, e invito tutti alla calma. A iniziare a risolvere i problemi che si sono accumulati in tanti anni sedendosi a un tavolo, negoziando». Il leader russo ha anche elogiato lo sforzo americano di rinviare un test missilistico programmato da tempo per cercare di abbassare il livello di tensione in Asia: «Dovremmo tutti ringraziare la leadership americana per questo passo. Spero che i nostri partner nordcoreani lo notino, che ne traggano certe conclusioni, che tutti si calmino e che si cerchi di lavorare insieme per sciogliere questa situazione». MOSCA E BERLINO «UNITE» - nella penisola coreana. Berlino e Mosca sono comunque «molto unite» riguardo alla situazione. Lo ha confermato anche Merkel nella conferenza stampa congiunta: occorre andare avanti sulla strada del «dialogo», ha spiegato la cancelliera, mostrando la «determinazione» della comunità internazionale, rispetto alla quale la Corea del Nord «deve rispettare gli impegni».

    39. LA CRISI DIPLOMATICA TRA USA E NORD-COREA Quanto è seria la minaccia di un attacco nucleare agli Usa, anche se indirizzata solo verso le basi militari?“È molto difficile capire fino a che punto le minacce di Pyongyang siano realizzabili. Il problema è che le informazioni dalla Corea del Nord sono ancora molto scarse, e ancor di meno si conoscono le intenzioni di Kim Jong-un. È una persona giovane che deve dimostrare la propria forza e autorità innanzitutto al suo popolo. Lo fa attraverso intimidazioni e dimostrazioni di forza, a volte puramente propagandistiche. Ma rimangono una persona e una situazione ancora in larga parte imprevedibili. Per quanto riguarda la capacità di colpire basi americane, come Guam, è un rischio da considerare più seriamente di un attacco a Washington“. Quali sono state le dichiarazioni esatte, le “minacce”, che il Governo nord coreano ha rilasciato contro gli Usa? “Ha minacciato un attacco nucleare contro gli Stati Uniti. Dal 2006 la Corea del Nord ha fatto tre test nucleari, quindi si pensa che sia in grado di costruire strumenti, anche grezzi, con queste capacità”. Molti enfatizzano le minacce che la Nord Corea farebbe agli Usa, ma nessuno sottolinea che gli Usa hanno basi militari ben armate alle porte di Pyongyang, e che se gli americani fanno volare caccia bombardieri alle soglie dei confini, la cosa non può essere percepita come “pacifica” dal governo asiatico. Capovolgendo la questione: come viene percepita in Nord Corea la “minaccia” americana? “L’ultimo elemento che ha fatto scattare quest’escalation sono state le sanzioni imposte dagli Stati Uniti. Ma questo tipo di atteggiamento da parte della Corea del Nord dura da decenni. Il paese cerca di provocare Washington per essere riconosciuto come una potenza nucleare. Le esercitazioni che periodicamente gli Stati Uniti fanno con la Corea del Sud nelle zone di confine di sicuro continuano a riaccendere malumori in Corea del Nord. Che cosa ne pensino specificamente degli Stati Uniti non credo si sappia”. Kim Jong-un è spesso descritto nell’immaginario occidentale (almeno quello italiano) come un ragazzino cicciottello, folle, aggressivo e incapace di governare un Paese. Come stanno davvero le cose? “È una persona che ha studiato anche all’estero (in Svizzera ad esempio) e che conosce un po’ il mondo. Ma ha un ruolo e un’immagine da difendere nel proprio Paese. Penso che, oltre a capire che cosa pensi, sia molto importante anche capire fino a che punto sia controllato dall’élite militare che lo circonda”. COREA DEL NORD

    40. Il nucleare in Italia Le 4 centrali nucleari presenti in Italia (tutte gestite da ENEL) non sono più attive dal 1987. Per questo motivo l’Italia è costretta ad importare enormi quantità di energia dai Paesi confinanti come la Francia. Originariamente destinate a produrre energia elettrica, questi impianti sono stati fermati dall’esito del referendum del 1987 tramite il quale i cittadini hanno votato a sfavore del nucleare per usi civili. Nel 2010 il Governo ha riproposto l’utilizzo dell’energia nucleare, ma il 23 marzo 2011 decide una moratoria di un anno. Sono attivi 13 impianti nucleari, a meno di 200 km dai nostri confini, in Francia, Svizzera, Germania e Slovenia. Mappa 

    41. Guerra fredda USA e URSS Ucraina, Chernobyl’ Corea del Nord Italia Giappone, Hiroshima e Nagasaki Giappone, Fukushima Iran Home

    42. LE RADIAZIONI IONIZZANTI In fisica, il termine radiazione viene generalmente utilizzato per indicare un insieme di fenomeni caratterizzato dal trasporto di energia nello spazio. Tipici esempi di radiazioni sono la luce ed il calore, ma se l'energia della radiazione incidente sulla materia è sufficiente a ionizzarne gli atomi, la radiazione si chiama ionizzante. Le radiazioni ionizzanti (raggi X, alfa, beta, gamma) sono mutageni fisici che provocano varie entità di danni agli organismi in base alle dosi assorbite e ai tempi di esposizione. Gli atomi di ciascun elemento chimico sono caratterizzati da un preciso numero atomico (simbolo Z) che indica il numero di protoni contenuti nel nucleo. Ad esempio l'idrogeno, che è l'elemento chimico più leggero esistente in natura, ha Z=1, ovvero contiene un solo protone nel nucleo, mentre l'uranio naturale, contraddistinto da Z= 92, contiene 92 protoni. Il protone (simbolo p+) è una particella dotata di carica elettrica positiva, e l'atomo risulta elettricamente neutro perché contiene un numero di elettroni (simbolo e-, con carica elettrica di segno opposto alla carica protonica e quantitativamente uguale) pari al numero di protoni. Il processo di ionizzazione si manifesta quando uno o più elettroni vengono rimossi (o aggiunti) dai gusci atomici per effetto di collisioni tra particelle. Nel primo caso l'atomo, perdendo la sua neutralità, diventa uno ione positivo (o catione) perché uno o più protoni del nucleo non sono più bilanciati dalla carica elettronica rimossa. Nel secondo caso, l'atomo diventa uno ione negativo (o anione) a causa del surplus di elettroni acquistati.

    43. Il DNA Con il termine "cariotipo" si indica la costituzione del patrimonio cromosomico di una specie dal punto di vista morfologico. Ogni cromosoma è costituito, come anzidetto, da DNA, una molecola lunghissima e ripiegata più volte su se stessa. Il DNA è costituito, a sua volta, da un gran numero di strutture più semplici che si ripetono, dette nucleotidi. Ogni nucleotide è formato da:- una molecola di zucchero, il desossiribosio;- una molecola di acido fosforico;- una molecola che contiene azoto, la base azotata Le basi azotate che intervengono nella formazione dei nucleotidi del DNA sono quattro: l'adenina (simbolo A); la timina (simbolo T); la citosina (simbolo C); la guanina (simbolo G). Il DNA ha la capacità di duplicarsi e di produrre determinate proteine per l’organismo: la replicazione e la sintesi proteica. Il DNA, acronimo di desoxyribonucleic acid (acido desossiribonucleico in lingua italiana), è il costituente dei cromosomi, corpuscoli visibili come bastoncelli con una strozzatura centrale, il centromero. Essi si trovano in ogni cellula, in un numero fisso per ogni specie. Ogni cellula del corpo umano contiene 46 cromosomi, tranne le cellule sessuali, i gameti, che ne contengono 23. In ogni cellula i cromosomi sono uguali a due a due; pertanto, i 46 cromosomi presenti nelle cellule umane sono costituiti da 23 coppie diverse. I cromosomi omologhi sono i cromosomi appartenenti alla stessa coppia.

    44. La duplicazione del DNA • Il processo è definito replicazione del DNA, è semiconservativo poiché le due nuove doppie eliche di DNA sono formate entrambe da uno dei vecchi filamenti e da un nuovo filamento complementare. Grazie alla replicazione, la cellula che si sta dividendo raddoppia il proprio materiale genetico per trasmetterne una copia a ognuna delle due cellule figlie. • La replicazione prende avvio quando, in un punto preciso di inizio, l'enzima DNA-elicasi rompe i legami a idrogeno tra le basi azotate e un breve tratto della doppia elica di DNA si despiralizza. In questo modo sporgono le basi azotate del DNA originario, che servono da "modello" per la formazione del nuovo DNA. • Un altro enzima, la DNA-polimerasi, si sposta lungo ciascun filamento di DNA, dall'estremità 3' all'estremità 5', per riconoscere le basi esposte del filamento "modello" e legare a esse i nucleotidi liberi (precedentemente sintetizzati nel citoplasma e portati all'interno del nucleo) con le basi complementari. • La DNA-polimerasi lega anche il gruppo fosfato di un nucleotide al desossiribosio del nucleotide seguente. Si forma così un nuovo filamento di DNA complementare al DNA che fa da "stampo". • Nelle cellule eucarioti la doppia elica di DNA si lega a particolari proteine, gli istoni, per formare fibre di cromatina. Durante la divisione cellulare, la cromatina si avvolge su se stessa dando origine a masserelle molto compatte, i cromosomi. Nelle cellule procarioti le due estremità della catena di DNA si congiungono e si forma un unico filamento circolare. • Nelle cellule procarioti, in cui il DNA è circolare, la replicazione inizia in un solo punto e procede nelle due direzioni opposte, finché non è stato replicato tutto l'anello. Nelle cellule eucarioti il processo avviene simultaneamente in diverse unità di replicazione, una dopo l'altra lungo tutta la doppia elica di DNA; al termine, tutte le unità saranno congiunte. • Per il corretto funzionamento delle cellule figlie è importante che la replicazione avvenga con il minor numero possibile di errori: l'enzima DNA-polimerasi ha la funzione di impedire o rimuovere appaiamenti sbagliati di nucleotidi. Nonostante ciò, durante la replicazione si possono verificare errori, anche se con una frequenza molto bassa (un nucleotide sbagliato su 100 milioni appaiati correttamente). Questi errori provocano un cambiamento nella sequenza delle basi azotate, e di conseguenza dell'informazione genetica, e sono detti mutazioni. Le mutazioni sono alla base della variabilità genetica.

    45. LA SINTESI PROTEICA La trascrizione La trascrizione è lo stadio della sintesi proteica in cui le informazioni sono trasferite dal DNA all'RNA, secondo le regole dell'appaiamento delle basi complementari. Come nella replicazione , è necessario che le basi azotate sporgano dalla doppia elica del DNA. Perciò il tratto di DNA che deve essere trascritto viene aperto in un punto ben preciso, caratterizzato dalla tripletta AUG di "inizio lettura". Un enzima, l'RNA-polimerasi, si lega a uno dei due filamenti di DNA che serve da "stampo", e procede dall'estremità 3' all'estremità 5' legando i ribonucleotidi complementari presenti nel nucleo. Si forma in questo modo l'm-RNA. Quando l'RNA-polimerasi giunge alla tripletta di "fine lettura", l'm-RNA si separa dalla catena di DNA, passa per i pori della membrana nucleare ed entra nel citoplasma, dove si lega ai ribosomi. Il DNA "modello" si riavvolge a formare la doppia elica, oppure si lega a una nuova molecola di RNA-polimerasi per sintetizzare un nuovo filamento di m-RNA. La traduzione La traduzione è lo stadio della sintesi proteica in cui le istruzioni portate dall'm-RNA vengono tradotte nella sequenza corretta di amminoacidi per formare una proteina. La traduzione ha luogo nel ribosoma (formato da r-RNA e proteine), composto da due subunità: quella piccola contiene un sito di legame per l'm-RNA; quella grande ha due siti di legame per due molecole di t-RNA e un sito che catalizza la formazione del legame peptidico tra due amminoacidi adiacenti. Ogni molecola di t-RNA è specifica per un unico amminoacido ed è in grado di riconoscere sia l'amminoacido che deve trasportare, sia il codone complementare di m-RNA associato al ribosoma. La traduzione ha inizio quando due codoni del filamento di m-RNA si legano alla subunità piccola di un ribosoma. Il primo codone è la tripletta di "inizio lettura" AUG, alla quale corrisponde l'amminoacido metionina; il secondo codifica il primo vero amminoacido della proteina. I due t-RNA, che hanno rispettivamente l'anticodone di inizio e l'anticodone complementare al secondo codone, si legano alla subunità grande e si forma un legame peptidico (cioè il legame tra amminoacidi che forma le proteine) tra i due amminoacidi trasportati. Il t-RNA di inizio si stacca dal ribosoma mentre il dipeptide (i due amminoacidi uniti dal legame peptidico) rimane legato al secondo t-RNA. Il ribosoma si sposta sopra un altro codone dell'm-RNA e una nuova molecola di t-RNA con il proprio amminoacido si dispone nel sito di legame vuoto del ribosoma. Si crea un nuovo legame peptidico e il tripeptide si salda all'ultimo t-RNA. Il processo di allungamento della catena polipeptidica prosegue in questo modo finché tutte le triplette sono state tradotte e viene raggiunto il codone di "fine lettura". La proteina completa si stacca dal ribosoma e specifici enzimi scindono il legame con la metionina.

    46. MUTAZIONI

    47. SINTESI PROTEICA