Divulgazia sul nucleare, 1 parte

Sulla radioattività

Ecco, in questa divulgazia qui io avrei voluto spiegarvi come funziona l'energia nucleare. Il fatto però è che veniva lunghissimo, e allora farò una divulgazia a puntate come avevo fatto quella per la talpa, se vi ricordate.

Vorrei precisare che non ho nessuna intenzione di creare discussioni e litigi. Solo che credo che saperne un po' di più possa sempre aiutare.

Intanto qui quindi ci provo a raccontarvi cos'è per bene la radioattività, che non serve per fare l'energia nucleare, di per sé, ma un pochino concettualmente ci è collegata.

Allora, partiamo dall'energia. Energia è un concetto complicatissimo, fondamentalmente per il fatto che tutti sanno cos'è ma nessuno lo sa spiegare. Un po' come il concetto di tempo, tanto per capirsi. Ma tutti sanno cos'è, abbiam detto, almeno intuitivamente. Quindi bom. In pratica quello che ci interessa a noi è che l'energia la vogliamo usare per produrre elettricità. Produrre elettricità siamo capaci colle turbine, che son degli aggeggi che quando girano producono elettricità. Sul come, a sto giro, non ce ne preoccupiamo. Vogliamo solo farle girare.

Ecco, per farle girare, ci buttiamo sopra qualcosa che va veloce, tipo l'acqua del mulino contro la ruota del mulino. Così funziona l'idroelettrico. Ma noi oggi non parliamo di idroelettrico, quindi non ci buttiamo sopra l'acqua. Ci buttiamo il vapore.

Ma andiamo con ordine. Allora, immagino che tutti abbiate un'idea di com'è fatto l'atomo. Probabilmente è un'idea sbagliata, ma ci fa uguale. Un atomo è fatto di un nucleo e degli elettroni che ci stanno intorno. Lasciamo stare gli elettroni e pensiamo al nucleo. Visto che ci interessa il nucleare, pare una scelta sensata. Il nucleo di un atomo è fatto di un certo qual numero di protoni e di un certo qual numero di neutroni. I protoni, ricorderete, hanno carica positiva. Bene, e allora come fanno a stare tutti compressi in quel cosino piccolissimo che è il nucleo? Se si respingono come due calamite che si respingono, più li avvicino più è forte la forza che li respinge.

In realtà c'è un'altra forza che tiene insieme i protoni, che si chiama forza nucleare. E' una forza strana, questa, quasi che sembra un imbroglio. In pratica non è una forza vera, ma il risultato di un'altra forza che si chiama nucleare forte e tiene insieme i pezzi che fanno i protoni. Comunque questa forza qui è quella che contrasta quella elettromagnetica che spingerebbe via i protoni.

Ora, facciamo finta di prendere un bell'atomo. A seconda di quanti protoni ci ho, faccio un elemento diverso. Ad esempio, l'elio è due protoni, l'oro 79, l'alluminio 13 e così via. Ma oltre ai protoni abbiamo detto che ci sono i neutroni. I neutroni son neutri of course, elettricamente intendo. E sembra che stiano lì a far la polvere. Ma invece son fondamentali, perché la forza forte, e quindi la nucleare, la fanno anche loro. E quindi insomma, ci vogliono per far tutto bello bilanciato e tenere tutto intero. Ogni atomo il suo bel numero di neutroni. Per dire, il carbonio ha sei protoni e sei neutroni. Voila.

Ecco, però non è così semplice: perché le cose si possono incastrare in modi un pochino diversi a seconda, e quindi ad esempio, possiamo far stare un neutrone o due in più nel nucleo, a volte. Ad esempio, se prendiamo il carbonio, 6 protoni, di base ci ha 6 neutroni. Ogni tanto però, ci fa stare 8 neutroni. Normalmente quindi il carbonio ha 12 robi nel nucleo (i robi si chiamano nucleoni), ma ogni tanto ne ha 14. Questi due cosi qui, che son lo stesso elemento ma con un numero di nucleoni diverso (quindi con un numero di neutroni diverso) si chiamano "isotopi del carbonio". E il nome corto è col numero di nucleoni dopo il nome dell'elemento, Carbonio 12 (o C12) e Carbonio 14.

La cosa è però che capita che non è che ci stia tutto bene bene dentro. Ad esempio, il carbonio 12 e il carbonio 13 sono belli stabili. Ma a metterci un altro neutrone si disequilibra tutto, come mettere una roba di troppo in una pila storta di robe, si sminchia. A questo punto l'atomo fa del suo meglio per ritornare stabile, per stare in equilibrio. E' come un'arancia in una fruttiera tonda. Se la tirate un po' su da un lato, l'arancia cerca di stare in un equilibrio più stabile e torna nel mezzo della fruttiera. Si dice che va a una configurazione minima di energia. Per fare ciò, l'atomo deve liberarsi di tutto quel peso. E quindi sputa fuori un po' di roba. Quella roba è la radioattività.

Ora, la radioattività in realtà sono tante diverse. Si chiamano con un po' poca fantasia alfa, beta e gamma. A questo punto fate uno sforzo piccolo e cercate di seguirmi.

Allora, dunque. Vi ricordate che abbiamo detto che la massa è energia e l'energia e massa, sì? Era in un'altra divulgazia, quella per la talpa. Ecco. Allora facciamo con ordine.

Abbiamo, facciamo finta, un bell'atomo di C14. Evviva, che bellezza. L'atomo di C14 sbilica un pochello, ma mica tanto. In media è capace di star così per quasi seimila anni. Vabè. Facciamo che proprio adesso invece non ce la faccia più, e voglia rilassarsi un po'. Quando succede nel mondo reale non lo sappiamo, è una roba statistica. C'è una certa probabilità che accada e bom. Ma facciamo che accade ora. Orbene, che succede?

Allora, il neutrone praticamente ha tanta energia come un protone più un elettrone. Appena un pelo di più, in realtà. L'atomo ci pensa un po' su e poi dice... Mmmmm... L'azoto ha un protone in più e un neutrone in meno, quando è stabile. Ecco, allora farò così: prendo un neutrone dei miei e lo faccio diventare un protone e un elettrone. Il protone lo tengo, così divento azoto stabile (N14), l'elettrone non mi serve a niente e lo butto via. Ecco fatto. Ah, l'avanzo di energia in più ci faccio un neutrino, lo lascio andare e non se lo fila nessuno. Invece, l'elettrone che sprizza via è proprio la radioattività. Radioattività beta.

Ora facciamo un altro esempio: prendiamo un bell'atomo di uranio. Sì, lo so che siete paranoici e preoccupati a maneggiare l'uranio così facilmente, però insomma... Ci stiamo poco, non è tanto pericoloso. Allora, dicevamo. Prendiamo l'uranio. L'uranio è una bestia strana, fondamentalmente perché ha un sacco di protoni. Novantadue, per la precisione. Con tutti quei protoni lì ci vanno un sacco di neutroni per bilanciare le forze, così tanti che di fatto è sempre instabile, il maledetto. La forma più vicina alla stabilità è quando ha 146 neutroni, ma anche così è in una brutta situazione. Allora, direte voi, dovrà fare come prima... Perdere un neutrone, prendere un protone e diventare nettunio. Ma il nettunio ci servirebbero ancora più neutroni e quindi ancora più instabile. Non funziona. Dobbiam alleggerirci proprio del tutto. Come fare quindi? Beh prendiamo due protoni e due neutroni e li buttiamo via. Due protoni e due neutroni si chiamano una particella alfa. Indovinate che radioattività è questa? Comunque, il risultato di tutto questo buttar via roba come le pulizie di primavera è che il nostro atomo da U238 diventa Torio 234. Che non è stabile. Lui, povero, ci prova a decadere beta, e diventa protoattinio 234, che però è sempre instabile, anzi instabilissimo. Rifa beta, e torna uranio, anche se 234. Argh, l'uranio deve decadere alfa, non ce la fa a fare altrimenti. Via, Torio 230. Il Torio 230 decide di decadere alfa anche lui, perché è quello che gli conviene di più. Diventa Radio 226, poi Radon 222, poi Polonio 218, e quindi Piombo 214. Che, direte voi, è stabile. E invece no: il 214 è un isotopo radioattivo del piombo. Che decade beta in bismuto 214, che decade beta in polonio 214, che diventa piombo 210, che è ancora radioattivo. Quindi ancora un giro: beta in bismuto 210, beta in polonio 210. Finalmente alfa in Piombo 206. Che è stabile.

La radioattività gamma è un po' diversa, in pratica è un fotone, bello energetico ma pur sempre fotone. Praticamente, quando un nucleo decade alfa, può accadere che gli sia rimasta un po' troppa energia per la nuova situazione. Per buttare via questa energia si fa un fotone. Voila, un raggio gamma.

Ecco insomma spiegato alla grossa la radioattività che son più cose con lo stesso nome in realtà.

Le radiazioni queste qui si chiamano radiazioni ionizzanti. Perché fanno gli ioni. Nel senso che quando passano vicino a un elettrone può essere con una certa probabilità che lo tirino via. E quell'elettrone che tirano via c'è una possibilità che sia di un atomo del corpo vostro. E quell'atomo c'è la possibilità che stesse in una certa grossa molecola del vostro corpo. E c'è la possibilità che quella grossa molecola fosse proprio un pezzo fondamentale del DNA vostro. E c'è una possibilità che tra tutte le molecole del vostro DNA che potevano rompersi quella lì proprio quella volta lì non riuscisse ad aggiustarsi da sola (il DNA fa delle robe devastanti che neanche la Ford di Henry Ford, quanto a catena di montaggio). Ecco, in quel caso, la cellula inizia a fare un po' di casino, e c'è una possibilità che il sistema immunitario non la trovi e la uccida subito. E allora a quel punto inizia un cancruccio. E c'è una possibilità che non si fermi da sola a un certo punto, la cellula malata. E allora viene proprio il cancro vero.

Ora, tutta questa cascata di possibilità rende il tutto estremamente improbabile, ma tant'è gli atomi son così piccoli che in una nticchia ce ne sta una valanga gigantesca. E se ogni atomo di questa valanga ci prova, a ionizzare, alla fine c'è una probabilità significativa che accada il peggio.

La cosa divertente però è che in realtà gli elementi che decadono alfa li si può tenere in mano tranquillamente: questo perché le particelle alfa son gigantesche, e non ci passano attraverso lo strato morto della pelle. Il vero problema di quelle è se vengono ingerite o inalate. Il polonio, per esempio, si sa che danni fa, se i servizi segreti lo mischiano al vino rosso. Le altre ci va delle barriere un po' più sensate, metalli di solito. Tipo il piombo o robe così.