Feb 202018
 
URANIO
DATI CONFIGURAZIONE
URANINITE ASPETTO

L’Uranio è un metallo altamente tossico ed ha numero atomico più alto di tutti: 92. Il suo simbolo chimico è U. Fonde a una temperatura di 1132°C. Si trova in natura in minerali chiamati pechblenda e uraninite. Il concentrato di Uranio si chiama Yellowcake.

Risalendo a degli scavi fatti a Napoli risulta che l’Uranio sia stato usato nel 79 a.C. per colorare le ceramiche. Però l’Uranio è stato realmente scoperto nel 1789 dallo scienziato tedesco Martin Heinrich Klaproth che trovò l’Uraninite. Prende il suo nome dal pianeta Urano che era stato scoperto poco prima. La consacrazione della sua scoperta avvenne, però, definitivamente nel 1841 da Eugène-Melchior Pèligot e nel 1850 fu usato per la prima volta.

Miniera di uranio

PROPRIETA’

Le principali proprietà dell’Uranio sono:

  • Conduttore termoelettrico;
  • Tossico;
  • Fusibile;
  • Duttile.
LEGHE

Miscelando l’uranio con altri metalli si ottengono numerose leghe. Le più importanti sono:

  • Acetano di Uranile;
  • Nitrato di Uranio;
  • Esafluoruro di Uranio;
  • Diuranato di Ammonio;
  • Diossido di Uranio.
IMPIEGHI

L’uranio ha due usi principali: uno militare e uno civile.

Si sfruttano in ambito militare le sue proprietà tossiche e radioattive, infatti si usa per:

  • Proiettili;
  • Bombe atomiche;
  • Propulsori di sottomarini e aerei militari.

In ambito civile, invece le sue applicazioni sono:

  • Centrali elettronucleari;
  • Per la fotografia;
  • Bussole giroscopiche.
Proiettile Bomba all’uranio Giroscopio
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Alunno/i autore/i dell’articolo:
NICOLE BETTO
Classe e Anno: Argomento di Riferimento:
Prima I – 2017/18 METALLI
Dic 302011
 
Energia01
Cos’è l’energia. Utilizziamo energia tutti i giorni, viviamo per mezzo dell’energia, ci nutriamo di energia, tutto ciò che conosciamo funziona per mezzo dell’energia in tutte le sue forme ed aspetti. Ma, cos’è l’energia. Vediamo di capire cosa si nasconde sotto una delle parole più utilizzate nel lessico corrente.

FulmineInnanzitutto diciamo che la parola deriva dal greco energheia e assume il suo significato attuale solo dopo gli studi di Keplero.

Si definisce energia l’attitudine di un sistema o di un corpo a compiere un determinato lavoro la cui unità di misura nel Sistema Internazionale è il Joule. L’energia può presentarsi sotto diverse forme: potenziale, cinetica, termica, solare, nucleare, ecc. L’energia è una proprietà della materia ed è strettamente legata ai concetti di lavoro e di forza. Una forza applicata ad un corpo compie un lavoro se ne provoca lo spostamento. Chiamiamo la forza F; se la sua direzione, quando è applicata a un corpo, è uguale alla direzione dello spostamento, che definiremo s, il lavoro L si ottiene dal seguente prodotto:

 Lavoro = Forza x Spostamento 

Di conseguenza possiamo definire “l’energia come la misura del lavoro che un corpo è in grado di compiere“.

Un altro passo fondamentale da compiere per comprendere come l’energia si manifesta nel mondo da noi conosciuto è quello di prendere in considerazione il principio che dice: “l’energia si trasforma, non viene né creata, né distrutta”. In pratica questo  postulato, afferma una cosa semplicissima e cioè che, l’energia può essere trasferita da un corpo a un altro oppure passare da uno stato all’altro, tuttavia la somma totale dell’energia prima e dopo la trasformazione è sempre la stessa. Questo prende il nome di “Principio di Conservazione dell’Energia“.

Questo postulato, ci fa comprendere come qualunque cosa noi facciamo, non contribuiamo mai, ne a creare ne a distruggere energia; sfruttiamo solo in un determinato momento o in una determinata azione l’energia in una delle sue forme conosciute, per realizzare un lavoro. Facciamo, cioè, passare l’energia da uno stato ad un altro: ad esempio usiamo l’energia nella sua forma chimica (il cibo) per far correre il nostro corpo lungo un viale, trasformando l’energia in esso contenuta in energia cinetica (movimento).

Vediamo in quali forme l’energia può manifestarsi:

FORME DELL’ENERGIA
ENERGIA POTENZIALE

L’energia potenziale è quella che un corpo “potenzialmente” conserva dentro di se ed è associata alla sua posizione e su come influiscono su di esso le forze generate da altri corpi.

Esempio: un vaso poggiato su di un tavolo, mantiene la sua posizione in virtù della forza gravitazionale terrestre. Quindi, possiede un’energia (potenziale) che lo tiene fermo ed è massima finché questa condizione non muta. Se una forza agisce contro di esso, ad esempio una mano spinge il vaso fuori dal tavolo, questo subisce la forza di attrazione terrestre ed accusa uno spostamento verso il basso. L’energia potenziale che il vaso possedeva, diminuisce trasformandosi in energia cinetica, ossia di movimento.

L’energia potenziale si esprime con la seguente formula: Ep = m*g*h dove m=massa, g=forza di gravità e h=altezza.

ENERGIA CINETICA

L’aggettivo “cinetica”, deriva dal sostantivo greco “kinesis”, che significa letteralmente “movimento”. L’energia cinetica è dunque l’energia posseduta da un corpo a causa del suo movimento. E’ in pratica il lavoro che si deve compiere per far muovere un corpo, inizialmente fermo, ad una determinata velocità di movimento. L’energia cinetica è determinata dalla massa del corpo e dalla velocità di movimento. L’energia cinetica si distinguere in due tipologie:

  • traslazionale quando il movimento è lo spostamento del corpo stesso (es. auto in corsa);
  • rotazionale quando il movimento è di rotazione (es. ruota di una bicicletta).
ENERGIA ELASTICA

L’energia elastica è il lavoro compiuto da un corpo elastico che viene deformato dalle forze esterne. Al termine dell’azione delle forze esterne il corpo riprende la sua configurazione e forma iniziale. Il corpo elastico possiede una energia immagazinata tramite la quale riesce sempre a tornare alla sua forma iniziale (es. molla).

ENERGIA CHIMICA

L’energia chimica è sviluppata o assorbita nel corso di una trasformazione chimica (reazione chimica). E’ la conseguenza della rottura dei legami tra gli atomi delle molecole che si spezzano e della formazione dei legami tra le molecole che si formano. Un esempio è la digestione del cibo nel nostro corpo o la combustione di un idrocarburo all’interno di una centrale termoelettrica.

ENERGIA MECCANICA

L’energia meccanica si può presentare in forma di energia cinetica, potenziale o elastica. E’ quella forma di energia che viene sviluppata da un meccanismo sottoposto a un lavoro per effetto di una delle condizioni precedenti.

ENERGIA EOLICA

L’energia eolica è una fonte di energia ottenuta tramite lo sfruttamento dell’energia cinetica del vento. L’energia eolica è utilizzata dall’uomo fin dall’antichità. Basti ricordare, ad esempio, la navigazione a vela, utilizzata dall’uomo per solcare mari e oceani. L’energia eolica è considerata una fonte di energia pulita, infatti non produce inquinamento o emissioni di gas serra.

ENERGIA NUCLEARE

L’energia nucleare è una fonte di energia derivata dalla forza che tiene insieme il nucleo di un atomo. La rottura del nucleo degli atomi, attraverso il processo di fissione, rilascia una elevata quantità di energia. Lo sfruttamento dell’energia nucleare consiste in una fissione controllata in grado di sfruttare l’energia termica rilasciata dalla separazione degli atomi. Lo stesso accade nel processo di fusione di due atomi. Con il termine energia nucleare si intende il legame che tiene uniti i neutroni ed i protoni del nucleo di un atomo.

ENERGIA TERMICA

L’energia termica è il calore che viene generato dal moto degli atomi e delle molecole all’interno di un corpo. Quando un corpo viene scaldato aumenta il moto, le vibrazioni e le collisioni degli atomi. L’eccitazione degli atomi è fonte di energia termica. L’energia termica è posseduta da qualsiasi corpo che abbia una temperatura superiore allo zero assoluto. L’energia termica si può sviluppare attraverso differenti meccanismi di passaggio dell’energia. Queste tipologie sono tre e sono:

  • Conduzione. Per conduzione si verifica il passaggio di energia termica tra sistemi solidi o al loro interno.
  • Convezione. Per convezione si verifica il passaggio di energia termica tra sistemi fluidi.
  • Irraggiamento. Per irraggiamento di verifica il passaggio di energia termica attraverso emissione di onde elettromagnetiche luminose ed infrarosse. L’energia termica del sole arriva sulla terra per effetto di irraggiamento.
ENERGIA SOLARE

L’energia solare è l’energia proveniente dal Sole. Il Sole irraggia il nostro pianeta per una potenza di circa 180 mila miliardi di kilowatt. Una parte dei raggi solari viene riflessa dall’atmosfera terrestre verso lo spazio esterno. Complessivamente, giunge fino alla superficie terrestre circa 1 kilowatt di energia solare per metro quadro. L’energia solare è alla base dell’origine dell’energia sulla Terra.

ENERGIA ELETTRICA

L’energia elettrica è l’energia associata all’elettricità. Il termine è utilizzato per indicare sia l’energia di una corrente che per l’energia elettrostatica derivante da una particolare distribuzione delle cariche in un corpo. In natura il fenomeno si sviluppa nei fulmini durante i temporali. E’ difficile da accumulare, ma ha il vantaggio di essere facilmente trasportabile e trasformabile.

ENERGIA DAI RIFIUTI

L’energia dai rifiuti è generata tramite la combustione dei rifiuti solidi urbani in speciali inceneritori di termovalorizzazione. Possono essere avviati alla termovalorizzazione soltanto i rifiuti contenenti materiali derivati dal petrolio (plastiche, gomme, ecc.) e privi di frazioni organiche. L’energia da rifiuti è fortemente legata alla raccolta differenziata che permette di distinguere le diverse tipologie dei rifiuti. I rifiuti solidi urbani privi di frazioni organiche sono trattati mediante processi chimico-fisici per produrre il combustibile da rifiuti (CDR).

ENERGIA SONORA

L’energia sonora è l’energia delle vibrazioni meccaniche che si propagano da una sorgente sonora in tutte le direzioni sotto forma di onde dette elastiche. Queste onde producono delle perturbazioni nella densità dell’aria e dei corpi circostanti.

ENERGIA RADIANTE

L’energia radiante viene emessa dai corpi sotto forma di irradiazioni di onde elettromagnetiche. L’irradiamento può essere emesso dal corpo in modo spontaneo o in particolari condizioni di sollecito. Le principali forme di energia radiante sono:

  • radiazioni luminose (luce, ultravioletto, infrarosso);
  • raggi X;
  • raggi gamma;
  • onde radio.
FONTI DI ENERGIA

Mentre la forma è il modo in cui l’energia si manifesta, le fonti rappresentano l’origine da cui l’energia viene acquisita, ossia la sorgente. Tra queste la più importante è il Sole perché da esso dipendono molte altre fonti sul nostro pianeta che altrimenti non esisterebbero neppure come il vento, l’acqua, la fotosintesi.

Altre ancora non dipendono direttamente dal Sole, come l’energia nucleare e l’energia geotermica, alcune sono esauribili come i combustibili fossili, altre inesauribili come vento sole e acqua.

Le principali fonti di energia sono:

  • sole;
  • acqua;
  • atomo;
  • vento;
  • combustibili fossili (carbone, petrolio, metano);
  • geotermia;
  • rifiuti;
  • idrogeno;
  • nuove fonti.

Queste fonti vengono definite primarie perché l’energia è trasformabile direttamente da esse, mentre una fonte viene definita secondaria quando è ottenuta per trasformazione da un’altra fonte, come ad esempio l’elettricità.

Infine, definiremo riserve tutti quelle fonti note, di cui conosciamo dislocazione e quantità, cioè che sono quantificabili e misurabili, e disponiamo delle tecnologie utili a sfruttarle.

Es. i pozzi petroliferi noti consentono di prevedere in base all’attuale ritmo di sfruttamento, per quanto tempo ancora avremo riserve utilizzabili prima del loro esaurimento.

Si definiscono, invece, risorse quelle fonti non conosciute perché non ancora scoperte o per le quali non abbiamo tecnologie idonee a sfruttarle.

Es. giacimenti petroliferi non ancora scoperti che potrebbero allungare il tempo di sfruttamento di questa fonte o come nel caso della fusione a freddo, l’incapacità tecnica di realizzarla con le conoscenze attuali.

GUARDA I VIDEO:

MAPPA CONCETTUALE DELL’ARGOMENTO:

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PUOI LEGGERE ANCHE:
Dic 162011
 
Articolo scritto dagli alunni della 3I/2011
Federico Di Gaetano, Carola Bartilotti, Bruno Bonnici, Claudia Nipitella

Prefazione a cura del prof. Betto

Ancora una volta un interessante articolo scritto da uno studente della Dante Alighieri. Gli alunni si sono cimentati con un argomento di attualità ricco di incognite e di stupore di fronte alla catastrofe in uno dei posti sulla Terra con il maggior sviluppo tecnologico. Questo ha fatto dubitare il mondo intero e si è presentato con una precisione cronometrica nel momento in cui in Italia si riavviava il programma nucleare bocciato dopo Chernobyl nell’87. Non sappiamo quale sarà lo sviluppo di questa vicenda e del nucleare nel mondo ma è divertente scoprire il taglio narrativo che i ragazzi hanno utilizzato per raccontare la vicenda. Buona lettura a tutti.


Il 24 maggio 2011 nei giorni seguenti al devastante maremoto che si è abbattuto sul Giappone nord-orientale la centrale nucleare di Fukushima, situata a pochi chilometri dalla omonima cittadina nella prefettura, appunto, di Fukushima, ha subito gravissimi danni. A causa di questi, nei suoi reattori 1, 2 e 3, è avvenuta la fusione dei nuclei.

Impianto di Fukushima

Il quarto, il quinto e il sesto reattore della centrale sono stati portati in pochi giorni dall’incidente allo “spegnimento stabile” (temperatura sul fondo dei recipienti di contenimento dei reattori inferiore a 100 gradi) mentre i primi tre hanno raggiunto lo stadio di “raffreddamento stabile” (funzionamento del sistema di raffreddamento a regime e senza aumento del livello dell’acqua accumulata e conseguente diminuzione continua della temperatura e della radioattività) il 20 luglio 2011. Secondo le previsioni, questi tre reattori saranno portati allo “spegnimento stabile” nel gennaio del 2012.

E l’Italia?

Detto questo, viene spontaneo chiedersi, dopo l’esperienza di Chernobyl se anche noi corriamo qualche pericolo. Tranquillizziamoci sugli effetti della «nube radioattiva», generata dall’esplosione della centrale di Fukushima, in Giappone. Non si tratta neppure di una vera nube, in realtà sono delle particelle di iodio e cesio disperse nell’atmosfera. Molti, però, nonostante tutti gli esperti siano d’accordo sull’assenza di pericoli, si sono fatti prendere dal panico cercando in farmacia kit antiradiazioni, quando non ce n’è davvero alcun bisogno. Ma andiamo con ordine.

Intanto questa famosa «nube» arriva o no?
Dovrebbe arrivare. Dal Giappone è passata alle coste della California, poi a quelle di New York e ora in Europa. Già in California la nube era innocua, figuriamoci in Europa. Noi, del resto, conviviamo sempre con un po’ di radioattività: tutti i giorni nel terreno e nell’acqua è presente più radioattività di quanta ne porterà la “nube” dall’Oriente. È esposto a molte più radiazioni chi prende un aereo o chi fa una Tac. Le radiazioni “giapponesi”, che viaggiano con i venti, si sono diluite nell’atmosfera. E hanno fatto un percorso lungo da Fukushima fino a noi. Almeno la metà del giro della terra. E quindi, è  assolutamente inutile comprare mascherine e contatori Geiger (strumenti di misurazione delle radiazioni) che, oltretutto, in questo caso non riescono nemmeno a percepire il livello di questa radioattività essendo così diluita nell’atmosfera.

  

E a Fukushima si devono difendere dalle radiazioni? Gli eroi che hanno lavorato intorno ai reattori certamente sì. Lì la radioattività raggiungeva 400 millisievert all’ora. Anche se, i giapponesi che sono stati nella zona dell’esplosione, si sono protetti così bene che probabilmente neanche loro avranno conseguenze sulla salute.

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//www.youtube.com/watch?v=eG6r8OEwr4Y&feature=fvst&w=560&h=420&rel=0
Nov 212011
 
Articolo scritto da un alunno della 3D/2012
Claudia Calanna, Francesco Trovato Manuncola

La fusione nucleare fredda, detta comunemente fusione fredda o fusione a freddo, oppure nella forma inglese di cold fusion (CF) è un nome attribuito a reazioni di natura nucleare, che si produrrebbero a pressioni e a temperature molto minori di quelle necessarie per ottenere la fusione nucleare “calda”, per la quale sono invece necessarie temperature dell’ordine del milione di gradi.

Il termine fusione fredda (“cold fusion”) fu coniato nel 1986 da Paul Palmer, della Brigham Young University, durante una ricerca di geo-fusione sulla possibilità di esistenza di fenomeni di fusione all’interno dei nuclei planetari.

La fusione nucleare a freddo, deriva da quella “calda” che, consiste nel fondere 2 atomi leggeri (due isotopi dell’idrogeno: deuterio e trizio) per formarne uno più pesante elio.

Processo di Fusione a Caldo

Il processo è analogo a quello che avviene nel Sole e nelle stelle e può teoricamente essere riprodotto artificialmente anche sulla Terra. Per far sì che la fusione avvenga, però, sono necessarie temperature elevatissime (milioni di gradi) che ancora oggi è quasi impossibile raggiungere. Dalla fusione nucleare si ottiene un’enorme quantità di energia: infatti, una volta che i due atomi si fondono, la loro massa non è pari alla somma delle masse dei due nuclei, ma minore. La differenza tra la somma delle masse di partenza e la massa finale si è convertita in energia secondo la legge di Einstein (E=mC2) dove E rappresenta l’energia, m la massa e Cuna costante, la velocità della luce pari a circa 300.000 km/s.

La possibilità teorica che queste reazioni possano avvenire a freddo è controversa. Secondo i sostenitori delle teorie che permetterebbero tale fenomeno, è necessario avvicinare i nuclei atomici di deuterio e trizio a distanze tali da vincere la reciproca forza di repulsione dei nuclei. Tuttavia, diversamente dalle reazioni di fusione termonucleare “calda”, essi affermano che si può raggiungere lo stesso risultato spendendo molta meno energia, grazie allo sfruttamento di un catalizzatore, come il palladio.

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//www.youtube.com/watch?v=e-oROrwpX2I&w=560&h=420&rel=0

L’ESPERIENZA ITALIANA

Anche in Italia gli studi in merito fervono e i risultati non mancano. Infatti, il 28 ottobre scorso Andrea Rossi ha mantenuto la prima delle sue promesse. In un container alla periferia di Bologna, l’ingegnere inventore della nuova fusione fredda italiana, ha presentato una mini centrale termica da un megawatt, apparentemente funzionante. È composta da 107 E-Cat (“Energy Catalyzer”), cioè catalizzatore di energia, il misterioso apparato che è il cuore della sua macchina e che consente di produrre, fino a 27 kW termici, attraverso una reazione di fusione nucleare (diversa dalla fissione delle tradizionali centrali nucleari) tra nichel e idrogeno, SENZA RADIAZIONI O SCORIE.

È davvero la soluzione dei tanti problemi energetici del pianeta, come qualcuno pensa?

Le prove non sono ancora sufficienti. Anche se la cosiddetta LENR, “Reazioni nucleari a debole energia”, e il fenomeno su cui è basata, ha ormai molti riscontri: in fenomeni come la cavitazione, il plasma elettrolitico o la sonoluminescenza.

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TOKAMACK (prof. BETTO)

Un tokamak è una macchina di forma toroidale che, attraverso il confinamento magnetico di isotopi di idrogeno allo stato di plasma, crea le condizioni affinché si verifichi, al suo interno, la fusione termonucleare allo scopo di estrarne l’energia prodotta. (Wikipedia).

Schema del Tokamack

L’idea è quella di realizzare un campo magnetico ad anello intorno a una forma geometrica a ciambella che impedisce alle particelle di uscire restando così confinate all’interno dello spazio magnetico. Il campo magnetico ad anello viene chiamato in linguaggio tecnico campo toroidale.

In un tokamak, come condizione iniziale viene creato un vuoto spinto o ultraspinto, mediante apposite pompe a vuoto. L’accensione della corrente di plasma nel contenitore toroidale avviene in tre tempi:

  1. si immette corrente nelle bobine di campo toroidale;
  2. viene immessa una piccolissima quantità di gas (generalmente una miscela di deuterio e trizio) di cui si vogliano studiare le proprietà.
  3. si immette corrente nel solenoide centrale, che occupa il buco centrale del toro, creando un flusso nel nucleo del Tokamak: esso costituisce il circuito primario di un trasformatore, di cui il toro costituisce il circuito secondario;

Gli atomi neutri vengono ionizzati, si crea una scarica con elettroni via via più numerosi per effetto degli urti fra elettroni e atomi neutri. Il gas non è più neutro, ma è diventato plasma: a questo punto la corrente elettrica, per effetto Joule, riscalda il plasma a temperature anche molto elevate (qualche milione di gradi).

La speranza è quella di poter estrarre energia da fusione nucleare, senza che questa rilasci scorie radioattive, né sia passibile di esplosioni o fughe di radiazione e in tal senso è un’energia completamente “pulita”.

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