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Che cos'e' l'atomo

Luogo: Enea
Data: 01/01/1960
Canale: Filmati Storici
Autori: Vincenzo Picone

Il filmato divulgativo sulla fissione nucleare dell'atomo fa parte della serie “Atomo e
Industria”. Realizzato nel 1960, l’autore come linguaggio didattico a supporto del testo,
utilizza esclusivamente le animazioni.

Questo documentaro proviene dal Fondo Filmati Storici dell'ENEA, recentemente ceduto alla FONDAZIONE CENTRO SPERIMENTALE DI CINEMATOGRAFIA ARCHIVIO NAZIONALE DEL CINEMA DI IMPRESA DI IVREA.

L’atomo è formato da un nucleo composto di protoni e di neutroni. I protoni hanno una carica elettrica positiva; dal numero di protoni e neutroni presenti nel nucleo, dipende il peso dell’atomo. Le particelle del nucleo sono tenute insieme da una forza di legame.
Gli elettroni, che sono particelle atomiche con carica elettrica negativa, ruotano attorno al nucleo.
Questo è l’atomo: le sue dimensioni sono infinitamente piccole; per allineare una fila di atomi lunga un centimetro, bisognerebbe mettere uno dietro l’altro, cento milioni di atomi.
Lo spazio vuoto che esiste tra gli elettroni e i nuclei è tale che se si portassero a contatto tutti i nuclei e gli elettroni che compongono un essere umano, si otterrebbe una sfera appena visibile al microscopio.
L’industria nucleare è fondata su una caratteristica degli atomi di alcuni elementi pesanti se un neutrone lento colpisce il nucleo di un atomo di uranio, si rompe l’euilibrio che teneva saldate le particelle del nucleo e l’atomo si spezza in due; è questa la fissione nucleare. Dalla fissione si libera una grande quantità di energia. Tre neutroni, che facevano parte del nucleo dell’atomo pesante, vengono proiettati a grande velocità. Questi neutroni potranno a loro volta provocare altre fissioni. Le probabilità che essi le provochino aumentano se la loro velocità sarà rallentata o moderata.
L’elemento più leggero: l’idrogeno, il cui nucleo è composto da un solo protone e da un elettrone, viene utilizzato per rallentare la velocità del neutrone. Dopo una serie di urti, il neutrone prodottosi con la fissione ha raggiunto la velocità che gli consente di operare con quasi certezza un’altra fissione. Se la quantità di uranio è sufficiente i neutroni prodottisi con la fissione, una volta rallentati continuano a produrre altre fissioni.
Questi neutroni moderati scinderanno altri atomi di uranio. Un insieme di elementi contenenti uranio e di barre di controllo, immersi in un liquido moderatore che sia ricco di idrogeno, per esempio l’acqua, costituisce uno dei più semplici tipi di reattore nucleare; uno strumento per far avvenire e controllare una seria catena di fissioni, ossia la reazione a catena.
Le barre di controllo sono costruite con sostanze capaci di assorbire grandi quantità di neutroni.
Esse vengono inserite nel reattore quando si vuole arrestare la reazione a catena. Un reattore nucleare è dunque un docile strumento nelle mani dell’uomo ed è pronto a servire agli scopi per i quali è stato costruito.
Il calore che si produce durante il funzionamento del reattore porta all’ebollizione dell’acqua e il vapore così ottenuto mette in moto le turbine, le quali a loro volta, azionano il generatore di elettricità; ma il reattore può anche essere utilizzato per produrre sostanze radioattive. I materiali introdotti nel centro del reattore, subiscono il bombardamento dei neutroni prodotti dalla razione a catena; il contenitore che li racchiude è collocato nel punto ove tale bombardamento è più intenso.
Cerchiamo di vedere cosa avviene negli atomi di tali materiali e mettiamoci sulla scia dei neutroni che vanno a colpirli; penetriamo seguendo i neutroni, nel cobalto esposto al loro flusso. Ora distinguiamo alcuni atomi di cobalto, gli elettroni ruotano vorticosamente; un neutrone si dirige verso il nucleo, lo raggiunge, si inserisce nel nucleo, ne varia l’equilibrio e lo rende radioattivo. Tutti gli atomi in cui si è inserito un neutrone, cominciano ad emettere radiazioni. Il cobalto scelto come esempio emette radiazioni gamma; la trasmutazione della materia è compiuta: i materiali introdotti nel reattore sono divenuti radioattivi.
Il neutrone è dunque lo strumento base dell’industria nucleare, la sua esistenza fu scoperta dal fisico inglese Chadwick nel 1932. Pochi anni dopo, il fisico tedesco Otto Hann dimostra che l’atomo di uranio si spezza in due quando viene colpito da un neutrone, siamo nel 1939.
Tre anni dopo il 12 dicembre 1942, Enrico Fermi riesce a far avvenire per la prima volta la reazione a catena nel reattore, costruito a Chicago sotto la sua direzione.
Una nuova era ha avuto i suoi natali; una nuova fonte di energia, è a disposizione dell’umanità.
La presenza di piccole quantità di sostanze radioattive, viene rivelata dal misuratore di radioattività. Alcuni misuratori di precisione possono rivelare la presenza di un cinquanta miliardesimo di grammo di materia radioattiva. Nessun microscopio consente di vedere così minuscole tracce di sostanza.
Grazie a queste loro caratteristiche gli elementi radioattivi trovano ormai innumerevoli applicazioni in ogni campo della ricerca scientifica e delle attività industriali. Le radiazioni inoltre possono modificare la struttura della sostanza vivente; se la dose di radiazioni è forte gli organismi colpiti muoiono. Quindi si può ricorrere alle radiazioni per sterilizzare a freddo gli alimenti perché i microrganismi responsabili dell’alterazione dei cibi vengono uccisi.
Con dosi minori si possono causare modificazioni di caratteri ereditari: nuove piante coltivate più produttive sono state ottenute con questo mezzo.
Dall’atomo dunque è venuto anche un potente strumento che permette all’uomo di plasmare il regno animale e vegetale, secondo le esigenze di una sempre più abbondante e meno costosa produzione di alimenti.

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