Storia della fissione ricerca e tecnologia
Il termine fissione fu usato per la prima volta dai fisici tedeschi Lise Meitner e Otto Frisch nel 1939 per descrivere la disintegrazione di un nucleo pesante in due nuclei più leggeri di dimensioni approssimativamente uguali. La conclusione che una reazione nucleare così insolita può effettivamente verificarsi è stata il culmine di un episodio veramente drammatico nella storia della scienza, e ha messo in moto un periodo di indagine estremamente intenso e produttivo.,
La storia della scoperta della fissione nucleare in realtà è iniziata con la scoperta del neutrone nel 1932 da James Chadwick in Inghilterra. Poco dopo Enrico Fermi e i suoi collaboratori in Italia intrapresero un’ampia indagine sulle reazioni nucleari prodotte dal bombardamento di vari elementi con questa particella non carica., In particolare, questi lavoratori osservarono (1934) che almeno quattro diverse specie radioattive derivavano dal bombardamento dell’uranio con neutroni lenti. Queste specie recentemente scoperte emettevano particelle beta e si pensava fossero isotopi di “elementi transuranici” instabili di numeri atomici 93, 94 e forse superiori. C’era, naturalmente, un intenso interesse nell’esaminare le proprietà di questi elementi e molti radiochimici hanno partecipato agli studi., I risultati di queste indagini, tuttavia, sono estremamente perplessi, e la confusione persistente fino al 1939, quando Otto Hahn e Fritz Strassmann in Germania, a seguito di un indizio fornito da Irène Joliot-Curie e Pavle Savić in Francia (1938), ha dimostrato definitivamente che il cosiddetto elementi transuranici sono stati infatti radioisotopi di bario, lantanio, e altri elementi nel mezzo della tavola periodica.,
Che elementi più leggeri potessero essere formati bombardando nuclei pesanti con neutroni era stato suggerito in precedenza (in particolare dal chimico tedesco Ida Noddack nel 1934), ma l’idea non fu presa in seria considerazione perché comportava un così ampio allontanamento dalle opinioni accettate della fisica nucleare e non era supportata da chiare prove chimiche., Armati dei risultati inequivocabili di Hahn e Strassmann, tuttavia, Meitner e Frisch hanno invocato il modello a goccia liquida del nucleo recentemente formulato per dare un’interpretazione teorica qualitativa del processo di fissione e hanno richiamato l’attenzione sul grande rilascio di energia che dovrebbe accompagnarlo. C’è stata una conferma quasi immediata di questa reazione in dozzine di laboratori in tutto il mondo, e in un anno sono stati pubblicati più di 100 documenti che descrivono la maggior parte delle caratteristiche importanti del processo., Questi esperimenti hanno confermato la formazione di particelle pesanti estremamente energetiche ed esteso l’identificazione chimica dei prodotti.
L’evidenza chimica che è stata così vitale nel condurre Hahn e Strassmann alla scoperta della fissione nucleare è stata ottenuta mediante l’applicazione di tecniche di vettore e tracciante. Poiché si formavano quantità invisibili delle specie radioattive, la loro identità chimica doveva essere dedotta dal modo in cui seguivano elementi portatori noti, presenti in quantità macroscopica, attraverso varie operazioni chimiche., Sono state aggiunte anche specie radioattive note come traccianti e il loro comportamento è stato confrontato con quello della specie sconosciuta per aiutare nell’identificazione di quest’ultima. Nel corso degli anni, queste tecniche radiochimiche sono state utilizzate per isolare e identificare alcuni 34 elementi dallo zinco (numero atomico 30) al gadolinio (numero atomico 64) che si formano come prodotti di fissione. L’ampia gamma di radioattività prodotte nella fissione rende questa reazione una ricca fonte di traccianti per uso chimico, biologico e industriale.,
Sebbene i primi esperimenti riguardassero la fissione dell’uranio ordinario con neutroni lenti, fu rapidamente stabilito che il raro isotopo uranio-235 era responsabile di questo fenomeno. L’isotopo più abbondante uranio-238 potrebbe essere sottoposto a fissione solo da neutroni veloci con energia superiore a 1 MeV. Anche i nuclei di altri elementi pesanti, come il torio e il protattinio, hanno dimostrato di essere fissionabili con neutroni veloci; e altre particelle, come protoni veloci, deuteroni e alfa, insieme ai raggi gamma, si sono dimostrati efficaci nell’indurre la reazione.,
Nel 1939, Frédéric Joliot-Curie, Hans von Halban e Lew Kowarski scoprirono che diversi neutroni erano emessi nella fissione dell’uranio-235, e questa scoperta portò alla possibilità di una reazione a catena autosufficiente. Fermi e i suoi colleghi hanno riconosciuto l’enorme potenziale di una tale reazione se potesse essere controllata. Il dic. 2, 1942, riuscirono a farlo, azionando il primo reattore nucleare del mondo. Conosciuto come” pila”, questo dispositivo consisteva in una serie di blocchi di uranio e grafite ed è stato costruito nel campus dell’Università di Chicago.,
Il progetto segreto di Manhattan, istituito non molto tempo dopo che gli Stati Uniti entrarono nella seconda guerra mondiale, sviluppò la bomba atomica. Una volta terminata la guerra, furono fatti sforzi per sviluppare nuovi tipi di reattori per la produzione di energia su larga scala, dando vita all’industria dell’energia nucleare.