La fissione e la reazione a catena
Quando un nucleo di uranio 235 assorbe un neutrone lento, si spezza in due nuclei più leggeri e libera energia e due o tre neutroni. Questi possono spezzare altri nuclei: è la reazione a catena. Conta il numero medio k di neutroni di ogni fissione che provocano una nuova fissione: in un reattore le barre di controllo lo tengono esattamente a 1.
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neutroni dopo g generazioni: N = N₀ k^g
Ogni fissione libera circa 200 MeV, soprattutto come energia cinetica dei due frammenti. Un grammo di uranio 235 contiene 2,6 · 10²¹ nuclei: se si spezzassero tutti, libererebbe 8,2 · 10¹⁰ J, quanto bruciare quasi 3 tonnellate di carbone.
Nella scena ogni fissione libera due o tre neutroni; una parte viene assorbita dalle barre di controllo o sfugge, e il fattore k è il numero medio di neutroni che provocano un’altra fissione. Con k < 1 la reazione si spegne, con k = 1 va avanti costante (reattore critico), con k > 1 cresce esponenzialmente.
Nella bomba k supera 1 e la reazione cresce in un milionesimo di secondo. Nel reattore si sfrutta un piccolo aiuto: una frazione dei neutroni viene emessa con un ritardo di secondi, e così ci si può regolare con calma. Il primo reattore, costruito da Fermi a Chicago, diventò critico il 2 dicembre 1942.
L’animazione mostra, la spiegazione fa capire
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