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PREMESSA

Estate del 2015, da otto anni pensionato. Ho avuto tutto il tempo per riflettere sulla mia vita di ricercatore
per tentare di farne un bilancio. Il motivo è che mi piacerebbe che mia moglie, i miei figli, i miei parenti e
amici, ma soprattutto i miei nipoti, potessero avere un’idea di quello che ho fatto e del contesto in cui l’ho
fatto. Allora mi è venuta la voglia di scriverlo. Ho scritto più di 130 lavori scientifici (“papers”) ed ho
affrontato tante conferenze per gli addetti ai lavori, gente che faceva cose analoghe o intrecciate con quelle
che facevo io e ci si capiva (o ci si disputava) su problemi da affrontare insieme od in concorrenza. Ora
invece voglio usare quello che mi resta della mia capacità di scrivere per far capire che cosa c’è dietro
quello che sono stato chiamato a fare, che cosa c’è in gioco, che cosa ho fatto tutto quel tempo passato alla
Casaccia dal 1968 al 2007, ed anche prima da studente e da borsista. E’ una storia variegata ma c’è un filo
che la unisce, e la voglio raccontare con un ultimo “paper” che racconta le cose essenziali che ho fatto
condite da un po’ di storia del nucleare, con l’aiuto di immagini, grafici ed inserendo qualche nozione di
chimica, sperando di riuscire a farmi capire. Bisognerà infatti avere un’idea di cosa sono e come si scrivono
le reazioni nucleari. Per esempio con l’aiuto di queste due figure (A e B) e tenendo presente che ogni
elemento chimico ha una sigla, quella dell’uranio è U. Gli atomi di ogni elemento hanno un nucleo fatto di
neutroni (palline rosse, simbolo n) e protoni (palline bianche, simbolo p). Ogni elemento ha un proprio
numero di protoni fisso, invece il numero di neutroni può variare. Quindi un certo elemento può avere atomi
che anno un diverso numero di neutroni, questi si chiamano “isotopi” e chimicamente sono identici ma non è
così per i nuclei. E’ questo il caso dell’uranio U che ha 92 protoni, ma un numero variabile di neutroni, per
esempio in un caso 126. Siccome grossomodo i neutroni ed i protoni pesano 1 (in unità atomiche), il nucleo
di questo isotopo dell’uranio peserà 92+126 = 238 e viene indicato U238. Un altro famoso isotopo dell’uranio
ha 3 neutroni in meno, pesa 235, si scrive U235 (ma spesso anche U-235). L’ U-238 ed l’ U-235 sono identici
dal punto di vista chimico, ma si comportano in modo molto diverso se il loro nucleo viene colpito da un
neutrone (processo nucleare).

AB
A - Fissione di U235, un neutrone n colpisce il nucleo di U235 che si spacca in due nuclei più piccoli (prodotti
di fissione, o FP) rilasciando altri 3n che possono fissionare altri atomi di U235 (reazione a catena).
B – Un neutrone n colpisce il nucleo di U238 che non si fissiona, ma genera l’isotopo U239 radioattivo
(instabile, perde un elettrone e- = β) e si trasforma in Np239 anch’esso instabile e produce plutonio Pu239 che si
può fissionare come l’U235.

Se un neutrone colpisce il nucleo dell’U-235 (A in figura), questo si spacca in due pezzi, “si fissiona” in
prodotti di fissione (FP), molto instabili e radioattivi, emettono raggi gamma e beta) liberando una grande
energia, grossomodo un po’ più di 200 MeV. Il MeV è l’unità che usano i fisici nucleari per l’energia, è
l’elettron-volt = eV moltiplicato per M = 106 = 1 milione. Siccome 1 eV = 1.6 10-19 Joule, 200 MeV = (200 x
106 x 1.6 10-19 ) = 3.2 10-11 joule. Questo valore vale per un solo nucleo di U-235 che si fissiona. Se si
considerano 235 grammi di U-235 (un volume di 13 cm3) che contiene 6.023 1023 atomi (il numero di
Avogadro) ed i cui nuclei si fissionano tutti, allora producono questa energia E
E = 3.2 10-11 x 6.023 10 23 joule = 19.27 1012 joule = 19.27 109 Kjoule, un valore pazzesco.
Faccio un “conto della serva” (espressione romanesca per un conto semplice ma che rende l’idea) sui
vantaggi e svantaggi dell’energia nucleare. La FIAT-punto paga il bollo auto per 50 KW di potenza (P in