A 70 anni dal lancio della bomba nucleare su Hiroshima

Ritratto di Giuliano Francesco
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31/12/2016
Oggi 6 agosto 2015 decorre il settantesimo anniversario dello scoppio del primo ordigno nucleare, nominato Little Boy, su Nagasaki, in Giappone, e tre giorni dopo, il 9 agosto 1945, lo scoppio di un secondo ordigno nucleare, nominato Fat man, su Nagasaki. Questi due eventi hanno causato probabilmente non solo centinaia di migliaia di morti ma anche prodotto deleteri strascichi nocivi sia sulla popolazione di
quel tempo che sulle successive generazioni, in quanto le radiazioni nucleari producono variazioni sugli acidi nucleici che la natura ha adibito alla trasmissione dei
caratteri ereditari degli esseri viventi.
È bene, dunque, non dimenticarsi di questi orribili eventi quando si parla di centrali
nucleari per la produzione di energia. Per fortuna, nel recentissimo passato la stragrande maggioranza degli italiani con la tornata referendaria ha bloccato i progetti
di questo governo relativi alla costruzione di centrali per la produzione di energia basata sul processo di fissione nucleare (in cui nuclei pesanti instabili si trasformano in nuclei più leggeri più stabili, emettendo radiazioni gamma e particelle alfa e beta-meno), usato in molti Stati del mondo. Grande è stato l’uso dei mezzi di persuasione messo in atto dai fautori che, per buona sorte, non ha avuto l’esito da loro sperato. Per merito dell’umana provvidenza oggi, infatti, c’è la rete internet che ha permesso e permette istantaneamente di trasmettere e scambiare pareri e dati da una parte all’altra del pianeta, e quindi anche dell’Italia, in tempo reale! Ci sono al mondo individui che, spinti dall’interesse personale e non, o forse da una convinzione infedele e superficiale, hanno mostrato di non sapere che in caso di disastro nucleare, come è avvenuto nel 1986 a Chernobyl e, circa quattro anni fa, a Fukushima, sempre in Giappone, si ha dispersione nell'atmosfera prima, e nel suolo e nell'acqua poi, di isotopi radioattivi molto pericolosi, dei quali cito quelli più abbondanti:
- lo Stronzio-90 (Sr) emette particelle beta-meno (con carica elettrica negativa) per un tempo molto lungo se confrontato con la durata della vita umana; infatti questo isotopo ha una semivita, alias tempo di dimezzamento, alias periodo di semitrasformazione, di 28 anni;
- il Cesio-137 (Cs) con l’emissione di particelle beta-meno ha una semivita di 30 anni;
- il Plutonio-239 (Pu), invece, emette particelle alfa o nuclei di elio (con carica elettrica positiva), ed ha una semivita di 24.000 anni;
- lo Iodio-131 (I) emette anch’esso particelle beta-meno ed ha una semivita di 7 giorni.
 
Gli isotopi radioattivi sono atomi con nuclei molto instabili dal punto di vista energetico, per cui emettendo le suddette particelle (alfa e beta –meno) si trasformano in nuclei atomici più stabili. Le particelle emesse, a loro volta, sono dotate di elevata energia per cui ionizzano le molecole neutre con cui collidono. La ionizzazione comporta la trasformazione di molecole neutre in molecole con carica elettrica o ioni (quelli con carica positiva sono detti cationi e quelli con carica negativa anioni) ma non altera la loro composizione chimica. Le particelle alfa, infatti, hanno una velocità compresa tra 15.000-21.000 km/s e, data la massa grande, un’energia cinetica molto elevata con un effetto ionizzante molto intenso; a seconda dell’energia posseduta nell’aria percorrono un breve tratto, intorno 4-11 cm. Una sottile lamina di qualunque materiale le blocca. Le particelle beta-meno, avendo una massa molto piccola, hanno un potere penetrante più alto di quello delle particelle alfa e, quindi, un potere ionizzante meno intenso, e possiedono un’energia cinetica che varia da un centesimo a circa un quinto del valore massimo dell’energia cinetica posseduta dalle particelle alfa, ed una velocità prossima a quella della luce. Le particelle beta-meno attraversano fogli di alluminio aventi uno spessore di un decimo di millimetro. Infine, si hanno i raggi gamma, che non prendiamo in considerazione in questa digressione, in quanto hanno un potere penetrante molto forte (attraversano grandi spessori di piombo) ed, essendo radiazioni, il loro potere ionizzante è debole in confronto con quello delle particelle alfa e beta-meno.
Questi dati vogliono significare che il pericolo per l’ambiente, e quindi per tutti gli esseri viventi, è sia immediato che differito nel tempo a causa della semivita abbastanza lunga dei suddetti isotopi. Il pericolo, infatti, è connesso sia all'emissione delle particelle alfa o beta-meno sia alla semivita dell’isotopo radioattivo. Per semivita, precisamente, si intende il tempo necessario affinché si dimezzi il numero di particelle di un certo isotopo presenti in un dato momento nell'ambiente: se, ad esempio, oggi abbiamo 100 particelle di Stronzio-90, devono trascorrere 28 anni affinché questo numero si riduca a 50, e altri 28 anni affinché si riduca a 25, e così via. I conti sono presto fatti: devono passare più di 100 anni perché nell’ambiente rimanga una concentrazione insignificante di Stronzio-90. Per il Plutonio, peggio (!), devono trascorrere circa 100.000 anni perché la concentrazione nell’ambiente sia insignificante. Più lunga, quindi, sarà la semivita più pericoloso per l’ambiente sarà l’isotopo radioattivo. In tutto questo tempo le particelle radioattive continueranno ad emettere particelle alfa o beta-meno. La pericolosità, connessa all'emissione di queste particelle, che hanno, come già detto, effetto ionizzante sulla materia più che estrinseca perché il loro libero cammino medio è abbastanza breve, è intrinseca conseguente alla loro introduzione in un organismo vivente. Gli isotopi radioattivi immessi nell’atmosfera dopo un evento rilevante, infatti, mediante fallout li troviamo, dopo un tempo più o meno breve, sulla superficie terrestre dove vengono assorbiti dai vegetali e da questi poi veicolati, direttamente o indirettamente, nell'organismo umano tramite l'alimentazione. Alcuni di essi si accumulano nel nostro organismo, come ad esempio lo stronzio-90, che si immagazzina nelle ossa a posto del calcio, dove emette continuamente particelle beta-meno che ionizzano le molecole con cui sono a contatto. Tale ionizzazione comporta l’alterazione delle proprietà molecolari. Ad esempio, se tali molecole ionizzate sono quelle degli acidi nucleici DNA e RNA si può avere con buona probabilità l'insorgere di neoplasie ...
 
Altra cosa è, invece, il processo di fusione nucleare in cui nuclei di atomi leggeri si fondono producendo nuclei di atomi più pesanti. La fusione nucleare avviene nel Sole dove nuclei di idrogeno si uniscono dando nuclei di elio, a circa venti milioni di gradi, con conseguente generazione di una grande quantità di energia che permette la vita sulla Terra. Nella fusione nucleare non si ha emissione di particelle ionizzanti. Della ricerca sulla fusione nucleare, che dovrebbe trovare la sua realizzazione pratica tra circa 20-30 anni, se ne sta interessando il premio Nobel Rubbia.
Della fusione nucleare fredda, invece, oggi non se ne parla: nel 1989, due chimici statunitensi, Martin Fleischmann e Stanley Pons, sottoposero ad elettrolisi l'acqua pesante (chiamata così perché l'isotopo Deuterio - presente in natura in 0,02% - è più pesante del più diffuso isotopo che conosciamo con il nome di idrogeno) usando come catodo, o elettrodo negativo, una barretta di Palladio-Pd (che si comporta come una spugna nei confronti degli isotopi dell'idrogeno, assorbendone ingenti quantità). Al passaggio della corrente elettrica, i cationi Deuterio, ioni elettricamente positivi, vengono attratti dal Palladio dove, assorbiti nella struttura cristallina di questo metallo, subiscono – secondo l’ipotesi avanzata dai suddetti chimici - la fusione nucleare: ogni due nuclei di Deuterio si fondono producendo un solo nucleo di Elio, avente numero di massa 3, con emissione di un neutrone e produzione di energia di gran lunga superiore a quella prodotta da una comune reazione chimica esotermica. Questo dato connesso con la presenza di neutroni (che possono essere prodotti solo da una reazione nucleare) fece avanzare l’ipotesi che all’interno della struttura cristallina del Palladio avvenisse una fusione nucleare fredda. Ad un certo punto, questi due affermati chimici, con una carriera di tutto rispetto alle spalle, vennero messi a tacere (e considerati dei ciarlatani) e da allora la ricerca è andata via via scemando. Viene il dubbio che questa interessante scoperta, con la quale si potrebbe produrre energia pulita a basso costo, avrebbe stravolto gli interessi economici di chi oggi utilizza le comuni fonti (petrolio, uranio, carbone) per produrre energia.
Francesco Giuliano, chimico