Presentazione di PowerPoint

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Sis a.a. 2005/2006 Laboratorio di fisica
nucleare Prof. Maina La fissione
nucleare Burzio Flavio Gramaglia Paola
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Aspetti didattici

• Contesto
• Classe quinta di un liceo scientifico o
  scientifico-tecnologico
• Prerequisiti
• Elettromagnetismo
• Relatività concetto relativistico di massa
• Obiettivi
• Conoscere le caratteristiche dei nuclei degli
  atomi e saper
• descrivere il processo di fissione
• Saper leggere e interpretare i grafici proposti
• Conoscere le unità di misura dellenergia e
  saper confrontare gli
• ordini di grandezza

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Proprietà dei nuclei
Particella Massa Carica
Protone
Neutrone privo di carica
Elettrone
N numero di neutroni contenuti nel nucleo
Z numero di protoni del nucleo (numero atomico)
A N Z numero totale di nucleoni (numero di massa del nucleo)
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Relazione tra N e Z
N

• per valori piccoli di Z
• NZ
• per valori grandi di Z
• discostamento tra N e Z

Z
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Spettrometro di massa
Misurazione della massa dellatomo
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Difetto di massa
Esercizio Massa e difetto di massa calcolate
per lisotopo
Neutrone Protone
elettrone
Massa attesa per latomo di
Massa del trovata con lo spettrometro di
massa
Difetto di massa totale del
Difetto di massa medio per ogni
nucleone
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Energia di legame
Difetto di massa
Energia di legame al nucleone
Unità di misura, fattore di conversione da Joule
ad elettronvolt
Esercizio Energia di legame totale e al nucleone
per il carbonio
Energia di legame totale
Energia di legame media per nucleone
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Dipendenza tra lenergia di legame e il numero
di massa
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Rappresentazione intuitiva dellenergia di legame
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Fissione nucleare

• La fissione è il processo consistente nella
  scissione di un nucleo pesante in due nuclei più
  leggeri
• I nuclei pesanti, , sono soggetti a
  fissione spontanea si scindono in due nuclei
  anche se sono lasciati a se stessi in assenza di
  perturbazioni esterne
• Alcuni nuclei pesanti, in particolare luranio e
  il plutonio, possono venire indotti a subire la
  fissione dalla cattura di un neutrone

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Fissione delluranio
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Modello a goccia
Assorbimento di un neutrone da parte di
Stato eccitato dell
Oscillazione instabile dell
Scissione in due nuclei di massa intermedia ed
emissione di alcuni neutroni
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Fissione delluranio
Nucleo bersaglio Energia critica Energia di eccitazione
5,3 MeV 6,4 MeV
5,9 MeV 5,2 MeV
Esercizio Energia di eccitazione del nucleo di
quando cattura un neutrone
Massa totale del nucleo di neutrone
Massa del nucleo di , non eccitato
Differenza di massa
Corrispondente eccesso di energia
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Frammenti di fissione delluranio
Un nucleo che subisce la fissione può scindersi
in molti modi diversi in due frammenti di masse
intermedie ed è maggiormente probabile che i due
frammenti, originati dalla scissione di , siano
di masse disuguali
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Tipica reazione di fissione delluranio
Secondo la particolare reazione, possono venire
emessi 1, 2 o 3 neutroni Il numero medio di
neutroni emessi nella fissione di è circa 2,5
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Energia prodotta nella fissione
Esercizio Energia termica che si sviluppa durante
il processo di fissione
Difetto di massa delluranio
Energia di legame totale delluranio
Difetto di massa del bario
Energia di legame totale del bario
Difetto di massa del cripto
Energia di legame totale del cripto
Energia totale prodotta nella fissione
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Confronto energetico
In generale lenergia liberata in una fissione è
di circa 200 MeV
Energia liberata dalla fissione di 1 g di uranio
Energia liberata nella combustione di 1 g di
carbonio
Lenergia prodotta nella fissione delluranio è
circa volte maggiore rispetto alla
combustione