Quando è stato osservato che bombardare l' uranio con neutroni provoca emissioni di beta raggio?
doc-16693
Un team guidato da Enrico Fermi nel 1934 osservò che bombardando l' uranio con neutroni produce l' emissione di beta (raggi (elettroni o positroni dagli elementi prodotti; vedi la particella beta). I prodotti di fissione furono inizialmente scambiati per nuovi elementi dei numeri atomici 93 e 94, che il Preside della Facoltà di Roma, Orso Mario Corbino, battezzò rispettivamente ausonio ed esperio. Gli esperimenti che hanno portato alla scoperta della capacità dell' uranio di fissione (a parte) in elementi più leggeri e liberare energia di legatura sono stati condotti da Otto Hahn e Fritz Strassmann nel laboratorio di Hahn a Berlino. Lise Meitner e suo nipote, il fisico Otto Robert Frisch, pubblicarono la spiegazione fisica nel febbraio 1939 e chiamarono il processo "fissione nucleare". Subito dopo, Fermi ipotizzò che la fissione dell' uranio potesse rilasciare neutroni sufficienti a sostenere una reazione di fissione. La conferma di questa ipotesi è arrivata nel 1939, e lavori successivi hanno trovato che in media circa 2,5 neutroni vengono rilasciati da ogni fissione dell' isotopo uranio raro uranio-235. Altri lavori hanno dimostrato che l' isotopo molto più comune dell' uranio-238 può essere trasmutato in plutonio, che, come l' uranio-235, è anche fissile da neutroni termici. Queste scoperte hanno portato numerosi paesi ad iniziare a lavorare sullo sviluppo delle armi nucleari e dell' energia nucleare.
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doc-16696
L' uranio naturale è costituito da tre isotopi principali: l' uranio-238 (99,28% di abbondanza naturale), l' uranio-235 (0,71%) e l' uranio-234 (0,0054%). Tutti e tre sono radioattivi, emettono particelle alfa, con l' eccezione che tutti e tre questi isotopi hanno piccole probabilità di subire fissione spontanea, piuttosto che emissioni alfa. Esistono anche altri cinque isotopi in traccia: uranio-239, che si forma quando 238U subisce fissione spontanea, rilasciando neutroni catturati da un altro atomo di 238U; uranio-237, che si forma quando 238U cattura un neutrone ma ne emette altri due, che poi decade al netunio-237; uranio-233, che si forma nella catena di decadimento di quel nettunio-237; e infine Si prevede inoltre che il torio-232 dovrebbe essere in grado di subire un doppio decadimento beta, che produrrebbe uranio-232, ma questo non è ancora stato osservato sperimentalmente. uranio-234.
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doc-16690
L' uranio-235 era il primo isotopo che è stato trovato essere fissile. Altri isotopi naturali sono fissile, ma non fissile. In caso di bombardamento con neutroni lenti, il suo isotopo uranio-235 si dividerà il più delle volte in due nuclei più piccoli, liberando energia nucleare vincolante e più neutroni. Se troppi di questi neutroni sono assorbiti da altri nuclei di uranio-235, si verifica una reazione nucleare a catena che provoca uno scoppio di calore o (in particolari circostanze) un' esplosione. In un reattore nucleare, tale reazione a catena è rallentata e controllata da un veleno neutronico che assorbe alcuni dei neutroni liberi. Tali materiali assorbenti neutronici fanno spesso parte delle barre di controllo del reattore (vedi fisica del reattore nucleare per una descrizione di questo processo di controllo del reattore).
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doc-16698
Molti usi contemporanei dell' uranio sfruttano le sue proprietà nucleari uniche. L' uranio-235 si distingue per essere l' unico isotopo fissile naturale. L' uranio-238 è fissionabile da neutroni veloci ed è fertile, il che significa che può essere trasmutato al plutonio fissile-239 in un reattore nucleare. Un altro isotopo fissile, l' uranio-233, può essere prodotto a partire dal torio naturale ed è importante anche nella tecnologia nucleare. Mentre l' uranio-238 ha una piccola probabilità di fissione spontanea o addirittura di fissione indotta con neutroni veloci, l' uranio-235 e, in misura minore, l' uranio-233 hanno una sezione trasversale di fissione molto più elevata per i neutroni lenti. In concentrazioni sufficienti, questi isotopi mantengono una reazione a catena nucleare sostenuta. Questo genera il calore nei reattori nucleari e produce il materiale fissile per le armi nucleari. L' uranio impoverito (238U) è utilizzato nei penetratori di energia cinetica e nella placcatura delle armature.
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doc-16718
L' uranio è un elemento chimico con simbolo U e numero atomico 92. È un metallo bianco-argento nella serie attinidi della tavola periodica. Un atomo di uranio ha 92 protoni e 92 elettroni, di cui 6 sono elettroni di valenza. L' uranio è debolmente radioattivo perché tutti i suoi isotopi sono instabili (con metà della vita dei sei isotopi naturalmente noti, da uranio-233 a uranio-238, con variazioni tra 69 anni e 4,5 miliardi di anni). Gli isotopi più comuni dell' uranio sono l' uranio-238 (che ha 146 neutroni e rappresenta quasi il 99,3% dell' uranio presente in natura) e l' uranio-235 (che ha 143 neutroni, pari allo 0,7% dell' elemento trovato naturalmente). L' uranio ha il secondo più alto peso atomico degli elementi primordialmente presenti, più leggero solo del plutonio. La sua densità è di circa il 70% superiore a quella del piombo, ma leggermente inferiore a quella dell' oro o del tungsteno. Si presenta naturalmente in basse concentrazioni di poche parti per milione nel suolo, nella roccia e nell' acqua ed è estratto commercialmente da minerali contenenti uranio come l' uraninite.
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doc-16704
In natura, l' uranio è presente come uranio-238 (99,2742%) e uranio-235 (0,7204%). La separazione isotopica concentra (ricreazioni) l' uranio fissionabile-235 per le armi nucleari e la maggior parte delle centrali nucleari, ad eccezione dei reattori raffreddati a gas e dei reattori ad acqua pesante pressurizzata. La maggior parte dei neutroni rilasciati da un atomo di uranio-235 che fissiona deve colpire altri atomi di uranio-235 per sostenere la reazione a catena nucleare. La concentrazione e la quantità di uranio-235 necessaria per raggiungere questo obiettivo è detta "massa critica".
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doc-16720
Durante le fasi successive della seconda guerra mondiale, l' intera guerra fredda, e in misura minore in seguito, l' uranio-235 è stato utilizzato come materiale esplosivo fissile per produrre armi nucleari. Inizialmente sono stati costruiti due tipi principali di bombe a fissione: un dispositivo relativamente semplice che utilizza uranio-235 e un meccanismo più complicato che utilizza plutonio-239 derivato dall' uranio-238. Più tardi, fu costruito un tipo molto più complicato e molto più potente di bomba a fissione/fusione (arma termonucleare), che utilizza un dispositivo a base di plutonio per causare una miscela di trizio e deuterio per subire la fusione nucleare. Tali bombe sono rinchiuse in un caso di uranio non fissile (non arricchito) e derivano più della metà della loro potenza dalla fissione di questa materia da neutroni veloci provenienti dal processo di fusione nucleare.
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doc-13779
L' altro lavoro di Feynman a Los Alamos includeva il calcolo delle equazioni di neutroni per la "Water Boiler"di Los Alamos, un piccolo reattore nucleare, per misurare quanto vicino un insieme di materiale fissile fosse alla criticità. Al termine di questi lavori è stato trasferito all' impianto di Oak Ridge, dove ha aiutato gli ingegneri a mettere a punto procedure di sicurezza per lo stoccaggio del materiale in modo da evitare incidenti di criticità (ad esempio dovuti a quantità subcritiche di materiale fissile inavvertitamente immagazzinate in prossimità di lati opposti di un muro). Ha inoltre svolto anche lavori teorici e calcoli sulla bomba all' idruro di uranio proposta, che in seguito si è rivelata non fattibile.
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doc-15680
Y-Gerät era il sistema più complesso dei tre. Si trattava, in effetti, di un sistema automatico di tracciamento del fascio, azionato attraverso l' autopilota del bombardiere. Il raggio di avvicinamento unico lungo il quale il bombardiere è stato monitorato da un controllore di terra. I segnali provenienti dalla stazione sono stati ritrasmessi dall' attrezzatura del bombardiere. In questo modo è stato possibile verificare con precisione la distanza percorsa dal bombardiere lungo il raggio. I controlli di ricerca della direzione hanno inoltre permesso al controllore di mantenere l' equipaggio su una rotta precisa. L' equipaggio sarebbe stato ordinato di far cadere le bombe o con l' emissione di una parola di codice da parte del controllore di terra, o al termine delle trasmissioni di segnale che si sarebbero fermate. Sebbene la sua portata massima d' uso fosse simile a quella dei sistemi precedenti, non era sconosciuta per gli edifici specifici da colpire.
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doc-12313
L' effetto fotoelettrico è l' emissione di elettroni (chiamati "fotoelettrici") da una superficie quando la luce è splendente su di essa. E' stato osservato per la prima volta da Alexandre Edmond Becquerel nel 1839, anche se il credito è di solito riservato a Heinrich Hertz, che ha pubblicato la prima indagine approfondita nel 1887. Un' altra indagine particolarmente approfondita è stata pubblicata da Philipp Lenard nel 1902. L' articolo di Einstein del 1905 che parlava dell' effetto in termini di luce quanta gli avrebbe valso il Premio Nobel nel 1921, quando le sue previsioni erano state confermate dal lavoro sperimentale di Robert Andrews Millikan. Il comitato Nobel ha assegnato il premio per il suo lavoro sull' effetto fotoelettrico, piuttosto che sulla relatività, sia a causa di un pregiudizio contro la fisica puramente teorica non fondata sulla scoperta o sull' esperimento, sia a causa del dissenso tra i suoi membri sulla reale prova che la relatività era reale.
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doc-16725
La maggior parte dell' uranio ingerito viene escreto durante la digestione. Solo lo 0,5% viene assorbito quando forme insolubili di uranio, come l' ossido, vengono ingerite, mentre l' assorbimento dello ione uranile più solubile può arrivare fino al 5%. Tuttavia, i composti solubili dell' uranio tendono a passare rapidamente attraverso il corpo, mentre i composti insolubili dell' uranio, soprattutto quando inalati sotto forma di polvere nei polmoni, rappresentano un pericolo di esposizione più grave. Dopo essere entrato nel sangue, l' uranio assorbito tende a bioaccumulare e a rimanere per molti anni nel tessuto osseo a causa dell' affinità dell' uranio per i fosfati. L' uranio non viene assorbito attraverso la pelle e le particelle alfa rilasciate dall' uranio non possono penetrare nella pelle.
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