La fusione nucleare è il processo attraverso il quale si producono nuclei di elementi più pesanti a partire dalla fusione di nuclei di elementi più leggeri.
Nei processi di fusione nucleare (o anche, reazioni termonucleari) la massa del nuovo nucleo formato non è pari alla somma di quella dei nuclei atomici che hanno partecipato alla fusione, ma leggermente inferiore. È per tale difetto di massa che, in base alla legge di Einstein
si sviluppa energia a processo avvenuto.
Nella formula m è il difetto di massa e c è la
velocità della luce nel vuoto (300.000 km/s).
Nell'interno del Sole avviene la fusione di quattro nuclei
di Idrogeno (protoni) in un nucleo
di Elio, secondo lo schema di figura (reazione protone-protone).
Il nucleo di Elio ha un
difetto di massa di 0,007 rispetto alla somma delle masse dei quattro
nuclei di Idrogeno.
Su questa base è facile calcolare, dalla legge di Einstein, che, se solo un decimo della
massa di Idrogeno contenuta nel Sole partecipa alle reazioni termonucleari
per formare
Elio, si sviluppa un'energia di 9.2×1043
joule, la quale, consumata al tasso di 3.86×1026 J/s (che rappresenta
la luminosità solare),
risulta sufficiente per circa 7,5 miliardi di anni, ben oltre l'età della Terra.
|
Le reazioni del ciclo protone-protone 1 - Nella prima reazione due protoni si uniscono per creare un nucleo di deuterio (D) ed un positrone (e+) 2 - Nella seconda reazione un nucleo di deuterio ed un protone si uniscono per creare un nucleo dell'isotopo 3 dell'elio (3He) 2bis - La reazione (2) deve avvenire due volte perché possa aver luogo la reazione (3) 3 - Nella terza reazione due nuclei di 3He danno luogo ad un nucleo dell'isotopo 4 dell'elio (4He) più due protoni, che sono disponibili di nuovo per la reazione (1), donde il nome di ciclo al complesso delle reazioni p-p |
|
|
Affinché le reazioni
termonucleari possano avvenire, è necessario che venga vinta la forza di
repulsione
elettrostatica tra cariche dello stesso segno, quali sono i protoni del nucleo
atomico, e
che, avvicinatisi i protoni a sufficienza, operi la cosiddetta interazione forte,
che li
porterà, con una certa probabilità, ad unirsi per formare,
secondo la successione delle reazioni mostrate in figura,
il prodotto finale.