FUSIONE NUCLEARE
Ciao a tutti, devo fare una ricerca di due facciate sulla fusione nucleare del sole. Cosa posso scrivere, sapendo che faccio terza media?
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La fusione è la fonte di energia del Sole e delle altre stelle, il loro combustibile è confinato dalla forza della loro stessa gravità. Nelle stelle di massa inferiore o uguale a quella del Sole prevale la reazione a catena protone-protone, in stelle di massa maggiore è predominante il ciclo CNO. Entrambe le reazioni hanno temperature di soglia considerevolmente maggiori e pertanto velocità di reazione inferiori rispetto a quelle oggetto di studio sulla Terra.
Per la realizzazione di reattori a fusione, il primo problema è di individuare reazioni aventi una bassa energia di soglia. Questo significa un criterio di Lawson inferiore e quindi un minore sforzo iniziale. Il secondo problema è rappresentato dalla produzione di neutroni, difficili da gestire e controllare. Le reazioni che non liberano neutroni, dette aneutroniche, sono di grande interesse, così come quelle che liberano neutroni a bassa energia.
Emissione di energia del Sole
Il Sole viene classificato come una stella nana di tipo spettrale G2; la sua temperatura superficiale e' di circa 5.700 gradi ed esso emette radiazione elettromagnetica prevalentemente nella regione ottica e nel vicino infrarosso, tra 2.000 Angstrom e 3 micron, con una potenza di 400.000 miliardi di miliardi di KW (4 1033 erg/sec).
L'origine di questa emissione, che nel secolo scorso era stata attribuita alla contrazione gravitazionale del Sole e al conseguente riscaldamento del suo interno, risiede invece nella fusione nucleare che avviene nel centro: a causa della sua grande massa, le regioni interne del Sole vengono compresse fino a raggiungere temperature elevatissime (15 milioni di gradi) e ad innescare cosi' la fusione, che richiede alte pressioni e temperature.
La fusione nucleare consiste nella trasformazione di quattro nuclei di idrogeno (il costituente principale del Sole) in un nucleo di elio; la massa di quest'ultimo e' leggermente minore della somma delle masse dei nuclei di idrogeno; la differenza viene trasformata in energia.
Schema della fusione nucleare all'interno delle stelle (Michiel Berger)
Ogni secondo, 594 milioni di tonnellate di idrogeno vengono trasformate in 590 milioni di tonnellate di elio; la differenza, 4 milioni di tonnellate, corrisponde all'energia che il Sole irradia in un secondo, per la legge E=mc2, dove E e' l'energia prodotta, m la massa trasformata in energia e c e' la velocita' della luce.
La fusione nucleare e' autoregolata in modo tale che l'emissione di energia sia stabile nel tempo; le riserve di idrogeno nel nucleo non sono pero' i llimitate e la durata totale di questo processo e' di circa 10 miliardi di anni.
Poiche' l'eta' del Sole e' stata stimata 5 miliardi di anni, tra altri 5 miliardi di anni la fusione cessera' ed esso comincera' a trasformarsi, diventando piu' freddo e meno luminoso, cioe' una gigante rossa; i suoi strati esterni si espanderanno inghiottendo i pianeti piu' vicini, tra cui la Terra, dopodiche' finira' la sua vita come nana bianca, diventera' cioe' una stella molto calda e densa ma poco luminosa, e si spegnera' lentamente.
Per la realizzazione di reattori a fusione, il primo problema è di individuare reazioni aventi una bassa energia di soglia. Questo significa un criterio di Lawson inferiore e quindi un minore sforzo iniziale. Il secondo problema è rappresentato dalla produzione di neutroni, difficili da gestire e controllare. Le reazioni che non liberano neutroni, dette aneutroniche, sono di grande interesse, così come quelle che liberano neutroni a bassa energia.
Emissione di energia del Sole
Il Sole viene classificato come una stella nana di tipo spettrale G2; la sua temperatura superficiale e' di circa 5.700 gradi ed esso emette radiazione elettromagnetica prevalentemente nella regione ottica e nel vicino infrarosso, tra 2.000 Angstrom e 3 micron, con una potenza di 400.000 miliardi di miliardi di KW (4 1033 erg/sec).
L'origine di questa emissione, che nel secolo scorso era stata attribuita alla contrazione gravitazionale del Sole e al conseguente riscaldamento del suo interno, risiede invece nella fusione nucleare che avviene nel centro: a causa della sua grande massa, le regioni interne del Sole vengono compresse fino a raggiungere temperature elevatissime (15 milioni di gradi) e ad innescare cosi' la fusione, che richiede alte pressioni e temperature.
La fusione nucleare consiste nella trasformazione di quattro nuclei di idrogeno (il costituente principale del Sole) in un nucleo di elio; la massa di quest'ultimo e' leggermente minore della somma delle masse dei nuclei di idrogeno; la differenza viene trasformata in energia.
Schema della fusione nucleare all'interno delle stelle (Michiel Berger)
Ogni secondo, 594 milioni di tonnellate di idrogeno vengono trasformate in 590 milioni di tonnellate di elio; la differenza, 4 milioni di tonnellate, corrisponde all'energia che il Sole irradia in un secondo, per la legge E=mc2, dove E e' l'energia prodotta, m la massa trasformata in energia e c e' la velocita' della luce.
La fusione nucleare e' autoregolata in modo tale che l'emissione di energia sia stabile nel tempo; le riserve di idrogeno nel nucleo non sono pero' i llimitate e la durata totale di questo processo e' di circa 10 miliardi di anni.
Poiche' l'eta' del Sole e' stata stimata 5 miliardi di anni, tra altri 5 miliardi di anni la fusione cessera' ed esso comincera' a trasformarsi, diventando piu' freddo e meno luminoso, cioe' una gigante rossa; i suoi strati esterni si espanderanno inghiottendo i pianeti piu' vicini, tra cui la Terra, dopodiche' finira' la sua vita come nana bianca, diventera' cioe' una stella molto calda e densa ma poco luminosa, e si spegnera' lentamente.
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