La minaccia NBCR - Istituto Affari Internazionali
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APPENDICE 1. ANALISI DEGLI AGENTI NBCR E DEI LORO VETTORI 1.1 Nucleare Ordigni Nucleari Gli ordigni nucleari possono essere divisi sostanzialmente in due macrocategorie: - ordigni a fissione nucleare (A); - ordigni a fusione nucleare (H). La fissione nucleare ed il funzionamento degli ordigni a fissione nucleare Si chiama fissione il fenomeno per cui un nucleo si rompe in due nuclei più piccoli. Il fenomeno è tipico dei nuclei ad alto numero atomico (nuclei pesanti) ed è di fondamentale importanza per la liberazione di energia. Una fissione nucleare può essere spontanea o provocata; in quest'ultimo caso essa può avvenire per assorbimento da parte di un nucleo pesante di un fotone o di una particella. Si riesce a sprigionare una quantità considerevole d’energia solo se i neutroni ottenuti in una fissione hanno possibilità di fissionare, a loro volta, altri nuclei pesanti così che, i nuovi neutroni prodotti, possano ripetere il fenomeno e autosostenere nel tempo una reazione a catena. La condizione necessaria perché una reazione a catena si autosostenga è che almeno un neutrone di quelli emessi in ciascuna fissione sia capace di fissionare a sua volta. L'osservazione sperimentale mostra che esiste un valore di soglia per la massa di materiale fissile (detto massa critica) al di sopra del quale (massa super critica) la reazione a catena si autosostiene e al di sotto della quale (massa subcritica) non si ha reazione a catena. Un ordigno nucleare a fissione sarà costituito da un numero di masse subcritiche che, all’istante in cui si vuole che l’ordigno esploda, si riuniscono in una sola massa che dovrà essere supercritica: a questo punto la reazione a catena che s’innesca (ad esempio con una sorgente di neutroni ausiliaria) libera una quantità eccezionale d’energia in un tempo estremamente breve. La durata di una reazione a catena è dell’ordine della frazione di secondo (2 o 3 milionesimi di secondo) durante questo tempo avvengono un numero elevatissimo di fissioni per ognuna delle quali si libera mediamente, una energia di 200 MeV (megaelettronvolt). Nelle condizioni più favorevoli di super criticità la reazione a catena non sarà mai completa per i seguenti motivi: - 85 -
a. non tutti i neutroni catturati dai nuclei pesanti riescono a produrre fissione (vi sono altri possibili; fenomeni che nascono al momento della cattura di neutroni da parte dei nuclei); b. le dimensioni finite della massa supercritica consentono la fuga di neutroni alla superficie, diminuendo così il numero dei neutroni presenti nella stessa; c. il grado di purezza del materiale da fissionare (materiale fissile) non è mai assoluto. Per ovviare all'inconveniente del punto b) si realizza la massa supercritica in forma sferica, per la quale, a parità di volume con altre forme, si ha il minimo di superficie e quindi il minimo di neutroni che sfuggono. La fusione nucleare ed il funzionamento degli ordigni a fusione nucleare Si chiama fusione o sintesi il fenomeno in cui due nuclei si riuniscono per formare un nucleo più grande. Il fenomeno è tipico dei nuclei a basso numero atomico (nuclei leggeri) e, a somiglianza del processo di fissione, è accompagnato da sviluppo di energia. Come per la fissione anche per la fusione è necessaria un’energia d’attivazione per permettere la fusione dei nuclei che prendono parte al processo. Questa energia può essere fornita ai nuclei aumentando la temperatura, che deve essere dell’ordine dei milioni di gradi. Dal punto di vista teorico sono possibili molti processi di fusione. Data l'elevata energia d’eccitazione necessaria perché avvenga il processo di fusione d’elementi leggeri, il solo mezzo a disposizione della tecnica per realizzare temperature elevatissime è quello di far esplodere ordigni a fissione e sfruttare così l’enorme quantità di calore sviluppato in tale processo. Un ordigno a fusione, quindi, è costituito da due parti: - un ordigno a fissione che, esplodendo, realizzi le temperature necessarie al processo di fusione; - un involucro esterno contenente gli elementi che subiranno la fusione dei nuclei leggeri. L’alta temperatura raggiunta per lo scoppio di un ordigno a fissione non dura che una piccolissima frazione di secondo, quindi è necessario che la fusione avvenga in tale tempo. La fusione idrogeno-idrogeno è troppo lenta perché si realizzi nel tempo disponibile; la fusione tritio-deuterio sembra rispondere, invece, a questo requisito: infatti, il primo ordigno termonucleare esploso nell'agosto 1952, pare fosse composto di un innesco a fissione circondato da un involucro contenente tritio e deuterio. Tuttavia l'uso del tritio è - 86 -
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a. non tutti i neutroni catturati dai nuclei pesanti riescono a produrre fissione (vi sono<br />
altri possibili; fenomeni che nascono al momento della cattura di neutroni da parte<br />
dei nuclei);<br />
b. le dimensioni finite della massa supercritica consentono la fuga di neutroni alla<br />
superficie, diminuendo così il numero dei neutroni presenti nella stessa;<br />
c. il grado di purezza del materiale da fissionare (materiale fissile) non è mai assoluto.<br />
Per ovviare all'inconveniente del punto b) si realizza la massa supercritica in forma sferica,<br />
per la quale, a parità di volume con altre forme, si ha il minimo di superficie e quindi il<br />
minimo di neutroni che sfuggono.<br />
<strong>La</strong> fusione nucleare ed il funzionamento degli ordigni a fusione nucleare<br />
Si chiama fusione o sintesi il fenomeno in cui due nuclei si riuniscono per formare un nucleo<br />
più grande. Il fenomeno è tipico dei nuclei a basso numero atomico (nuclei leggeri) e, a<br />
somiglianza del processo di fissione, è accompagnato da sviluppo di energia. Come per la<br />
fissione anche per la fusione è necessaria un’energia d’attivazione per permettere la fusione<br />
dei nuclei che prendono parte al processo. Questa energia può essere fornita ai nuclei<br />
aumentando la temperatura, che deve essere dell’ordine dei milioni di gradi.<br />
Dal punto di vista teorico sono possibili molti processi di fusione. Data l'elevata energia<br />
d’eccitazione necessaria perché avvenga il processo di fusione d’elementi leggeri, il solo<br />
mezzo a disposizione della tecnica per realizzare temperature elevatissime è quello di far<br />
esplodere ordigni a fissione e sfruttare così l’enorme quantità di calore sviluppato in tale<br />
processo. Un ordigno a fusione, quindi, è costituito da due parti:<br />
- un ordigno a fissione che, esplodendo, realizzi le temperature necessarie al processo<br />
di fusione;<br />
- un involucro esterno contenente gli elementi che subiranno la fusione dei nuclei<br />
leggeri.<br />
L’alta temperatura raggiunta per lo scoppio di un ordigno a fissione non dura che una<br />
piccolissima frazione di secondo, quindi è necessario che la fusione avvenga in tale tempo.<br />
<strong>La</strong> fusione idrogeno-idrogeno è troppo lenta perché si realizzi nel tempo disponibile; la<br />
fusione tritio-deuterio sembra rispondere, invece, a questo requisito: infatti, il primo ordigno<br />
termonucleare esploso nell'agosto 1952, pare fosse composto di un innesco a fissione<br />
circondato da un involucro contenente tritio e deuterio. Tuttavia l'uso del tritio è<br />
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