Bombe atomiche ovunque, nell’universo

Un po’ di storia dell’energia atomica

Se tornassimo indietro con l’orologio della storia ad appena un secolo fa, nel 1921, e ci mettessimo a parlare di energia atomica con “l’uomo della strada” – ma anche con larga parte degli uomini di scienza e di cultura in generale – in pochi capirebbero di cosa stiamo parlando, e quei pochi che ne avessero contezza saprebbero risponderci solo in maniera superficiale e abbozzata.

In fondo Einstein aveva intuito le proprietà nascoste dell’atomo solo nel 1905, i primi studi finalizzati a sfruttarne le potenzialità si devono a Enrico Fermi e al suo gruppo dei Ragazzi di via Panisperna nel 1934 e il primo reattore nucleare funzionante – progettato sempre da Fermi – risale al 1942. Solo tre anni dopo, nell’agosto del 1945, l’uomo e la storia impattarano violentemente contro la forza devastante dell’energia atomica che pose fine alla seconda guerra mondiale quando due ordigni nucleari vennero sganciati dall’esercito americano sul Giappone. Dopodiché, oltre a far proliferare gli armamenti nucleari, l’uomo ha ampiamente investito sull’uso civile dell’energia atomica dando vita a numerose centrali nucleari.

Anche in questo caso, l’uomo, per negligenza, è riuscito a farsi del male e gli incidenti di Chernobyl e Fukushima ne sono le più tragiche dimostrazioni.

Oggi, chiunque sarebbe in grado di dire sommariamente qualcosa a proposito del nucleare, le università ne studiano la potenzialità e gli ingegneri ne perfezionano gli usi pratici tanto da farci erroneamente credere che oramai l’uomo sappia tutto sull’energia nucleare e sulle proprietà dell’atomo. Ovviamente non è così, e i continui studi che vengono pubblicati dalle più prestigiose riviste scientifiche aprono periodicamente a scenari nuovi e a tratti inquietanti.

Bombe atomiche vaganti nel cosmo

Recentemente, ad esempio, un articolo apparso sulla rivista dell’American Physical Society ha portato avanti l’ipotesi che l’universo sia pieno di piccole bombe atomiche vaganti. Chiariamoci: l’articolo non dimostra che esse esistano realmente ma dice che, stando ai dati e alle conoscenze attuali, una sorta di “materiale di risulta” prodotto nel processo di raffreddamento delle stelle catalogate come nane bianche, siano dei “fiocchi di neve” (nell’articolo si utilizza proprio questo termine inglese: snowflakes) di uranio, grandi quanto granelli di sabbia.

Ebbene, essendo questi “sassolini” composti da uranio radioattivo ed instabile che dovrà inevitabilmente subire il processo di decadimento, c’è l’ipotetico rischio che, a contatto con altra materia interstellare, questo procedimento possa avere luogo, innescando la così detta reazione a catena che dà vita al rilascio dell’energia nucleare con la conseguente pirotecnica esplosione. Insomma, sembra proprio che le nane bianche siano in grado di produrre un grande quantitativo di micro bombe atomiche che, teoricamente, potrebbero impattare contro altri colpi celesti – Terra inclusa – scatenando devastanti esplosioni.

Lo so, sembro il solito uccello del malaugurio che raccatta le notizie più improbabili reperibili sulle riviste scientifiche giusto per il gusto di far alzare il livello d’ansia che, di certo, in questo periodo storico, già di suo è elevato! Non è mia volontà, e può darsi sicuramente che l’ipotesi degli studiosi americani sia solo un’elucubrazione teorica nata dall’eccessiva “torchiatura” (mi si passi il termine) di dati sperimentali ma, per completezza, un dato mi tocca sottolinearlo: ad oggi, entro la distanza di 6,5 parsec dal sistema solare (circa 21 anni luce… in scala cosmica è più o meno la distanza che ci separa dal fruttivendolo più vicino) conosciamo 8 nane bianche che, appunto, secondo la teoria sopra citata, sarebbero in grado di creare questi fiocchi di neve atomici che potrebbero potenzialmente essere devastanti.

L’umanità è avvisata… anche una pandemia globale, a gennaio 2020, sembrava solo uno scenario da fantascienza…

Reattore nucleare a fissione artificiali vs naturali

In fondo dovremmo capire che se una cosa viene teorizzata e poi realizzata dall’uomo (una bomba atomica, per esempio), essa, probabilmente può esistere già in versione naturale da qualche parte nello sterminato universo in cui ci illudiamo di essere più grandi di quanto in realtà siamo. Ad esempio, secondo voi, è possibile l’esistenza di un reattore nucleare naturale? La risposta è sì ed è esistito proprio sulla nostra cara terra, miliardi di anni prima che Einstein, Fermi, noi stessi e tutta la vita animale complessa abbia messo radici sul pianeta.

Se pensiamo al termine “reattore nucleare” subito ci vengono in mente le centrali nucleari che producono energia proprio grazie a questi enormi, delicati e pericolosissimi marchingegni. Istintivamente quindi, il termine di cui sopra ci rimanda a qualcosa di artificiale composto da un’infinità di tubi, manovelle, fili, bulloni e quant’altro possiamo immaginare di trovare da un meccanico ben fornito. Ma non è così!

Come è fatto un reattore nucleare?

Proviamo a spiegare in due parole com’è fatto un reattore nucleare (senza la presunzione scientifica di completezza che renderebbe il nostro discorso troppo noioso e ampolloso per i non addetti ai lavori): c’è una parte – chiamiamola pure “caldaia” (ehi, tu, ingegnere, non sghignazzare, non tutti abbiamo studiato come te) – in cui avviene il processo di fissione, cioè di “scissione” degli atomi che da un elemento chimico più pesante (uranio, plutonio) sottoposto ad un “bombardamento” da un fascio di neutroni si “trasforma” in elementi più leggeri (nel caso dell’uranio 235 utilizzato nelle centrali nucleari esso si scinde in bario e kripton).

Questo procedimento produce una grande quantità di energia all’interno della caldaia che si manifesta sotto forma di calore. Se noi colleghiamo la nostra “caldaia” a delle condotte in cui scorre acqua questa, come avviene nei nostri comuni scaldabagni, si riscalda generando vapore. Ora basta convogliare il vapore prodotto verso una dinamo, e questa inizierà ad entrare in funzione generando energia elettrica. Nulla di nuovo dal punto di vista concettuale, in fondo i vecchi treni a vapore funzionavano allo stesso modo, con la differenza che nei treni il vapore alimentava degli stantuffi anzichè una dinamo e il calore era dato dal carbone che bruciava nella caldaia anzichè dal combustibile nucleare.

Il vantaggio del combustibile nucleare rispetto al carbone è semplicemente l’alta resa energetica che si ottiene utilizzandone una quantità relativamente piccola. Riassumendo, tutto il “progetto” di un reattore nucleare si può riassumere nei tre elementi principali che lo compongono:

“Caldaia” a combustibile nucleare → Condotta che trasporta acqua e vapore → Dinamo 

In natura possiamo trovare questi elementi? Con un po’ di fortuna, sì. L’Uranio – seppure raro (ma non meno di tanti minerali che possiamo trovare nei componenti dei nostri smartphone) – esiste in natura mentre di acqua ce n’è in abbondanza… manca la dinamo. Sì, ma la dinamo serve a noi esseri umani per produrre energia, se alla fine della condotta del nostro reattore non mettessimo nulla, semplicemente dall’estremità aperta del tubo il vapore si disperderebbe nell’atmosfera: il reattore funzionerebbe comunque ma, semplicemente, non ci darebbe l’energia sotto forma di corrente elettrica che a noi servirebbe per far funzionare le nostre città – ma il vapore, in sè, è frutto dell’energia termica prodotta.

Ebbene, avendo in natura le due cose fondamentali che servono per far funzionare un reattore a fissione nucleare, basta che queste si trovino nello stesso posto – e a determinate condizioni di quantità di materiale, pressione e ossigenazione che non è questo il luogo di specificare – e potremmo trovare un reattore nucleare a fissione completamente naturale, senza tubi, bulloni, fili elettrici e omini che per negligenza lo facciano saltare in aria.

Vi dò una buona notizia: attualmente sul pianeta terra non esiste una simile realtà, né sarà possibile trovarne in futuro a causa dell’assenza delle quantità di uranio necessarie affinchè il processo abbia inizio… ma circa due miliardi di anni fa le cose sul nostro pianeta erano diverse e in Africa, nell’odierno Gabon, per diverse centinaia di migliaia di anni sono esistiti la bellezza di diciassette reattori nucleari a fissione completamente naturali.

In questa sperduta area del globo, nel bel mezzo dell’Africa, in una miniera nei pressi del fiume Oklo, un’incredibile serie di coincidenze chimiche e geologiche ha fatto sì che si innescasse il processo di fissione dell’uranio contenuto nella miniera stessa, grazie al deposito d’acqua ad esso adiacente che ha svolto la funzione di moderatore dei neutroni – una sorta di freno al “bombardamento” del materiale radioattivo – e di liquido di raffreddamento che riscaldandosi veniva espulso dalla miniera sotto forma di vapore (probabilmente tramite geyser) che lasciava posto nella miniera a nuova acqua liquida, in un ciclo continuo che è durato migliaia di anni.

I reattori, così come hanno preso vita naturalmente, allo stesso modo si sono spenti quando il livello di uranio235, necessario per le reazioni nucleari di fissione, è sceso sotto il 3%, quantità minima affinchè il processo possa avere vita.

Questo articolo più che spiegare in maniera esauriente il funzionamento delle bombe atomiche o dei reattori a fissione (cosa che non abbiamo neanche tentato di fare) ha per noi lo scopo di comunicare che in natura esistono così tante variabili e possibili concatenzioni di eventi ed elementi che, seppur siamo abituati a vivere in un mondo fatto di esperienze sostanzialmente standard e codificate dalla scienza, la natura può riservarci delle sorprese così inaspettate, complesse e, a volte, pericolose che neanche la fervida mente del più dotato degli scrittori di fantascienza sarebbe in grado di immaginare.

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Bombe atomiche ovunque, nell’universo (News, Fuori dalle righe)

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