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Fusione, ci siamo quasi?

17 Feb

La chimera della produzione di energia attraverso processi nucleari e’ senza ombra di dubbio la fusione. Come sappiamo, detto in modo improprio, possiamo pensare a questo processo come qualcosa di inverso alla Fissione. Se in quest’ultimo caso, un nucleo atomico viene spezzato in due nuclei piu’ piccoli liberando energia, nella fusione abbiamo due elementi piu’ leggeri che vengono uniti in uno piu’ grande. Anche in questo caso, nel processo c’e’ un eccesso di energia che viene liberato verso l’esterno. Non si tratta di magia ma del bilancio energetico delle reazioni, facilmente calcolabile utilizzando i principi base della fisica nucleare.

Per la fissione, il processo e’ relativamente semplice ed in grado di autosostenersi. Quest’ultimo aspetto e’ fondamentale quando si considerano processi di questo tipo. Detto in altri termini, basta dare il “la” alla reazione per avere qualcosa in grado di autosostenersi autonomamente e continuare cosi’ a produrre energia. Come noto, siamo in grado di utilizzare questo processo molto bene sia con reazioni controllate nei reattori a fissione sia in modo non controllato attraverso la bomba atomica.

E per la fusione?

Qui il discorso e’ diverso. A partire dagli anni ’50, abbiamo iniziato a studiare queste reazioni per cercare di ottenere un bilancio positivo. Cosa significa? Prendete due nuclei leggeri. Per far avvenire la fusione dovete avvicinarli tra loro fino a formare qualcosa di piu’ grande. Semplice ma non scontato. Prendiamo il discorso in modo improprio ma comprensibile. Nei nuclei avete protoni e neutroni. Come ci hanno insegnato a scuola, se proviamo ad avvicinare cariche di uguale segno queste si respingono attraverso la forza coulombiana. Ma allora, perche’ nel nucleo i protoni sono fermi e tutti vicini tra loro? Avvicinando due particelle come i protoni, inizialmente avete la repulsione coulombiana dovuta alle cariche elettriche che tende ad allontanarle. Se resistete opponendovi a questa forza, vi accorgete che sotto una certa distanza interviene un’altra forza, questa volta attrattiva e molto piu’ intesa di quella dovuta alle cariche elettriche, la forza nucleare forte. Si tratta solo di un’altra interazione che pero’ agisce a distanze molto corte tra i nucleoni. La presenza dei neutroni nel nucleo serve proprio a tenere unito il nucleo stesso. Poiche’ i neutroni non hanno carica elettrica, non subiscono repulsione coulombiana mentre esercitano e subiscono l’interazione forte. Detto in altri termini, i neutroni fanno da collante per far si che la forza forte, attrattiva, vinca su quella coulombiana, repulsiva.

Bene, lo scopo del gioco della fusione e’ proprio questo. In qualche modo dobbiamo avvicinare i nuclei spingendoli fino a che la forza forte non diventi piu’ intensa di quella coulombiana. Sotto questo limite, ci sara’ un’attrazione spontanea che portera’ alla formazione di un nucleo piu’ pensate, rilasciando energia.

Qual e’ il limite nella produzione di energia da fusione? Ovviamente, dovete fare in modo che l’energia spesa per avvicinare i nuclei sia minore di quella che viene ceduta dopo la fusione. Questo e’ il famoso bilancio positivo di cui tanti parlano ma, lasciatemi dire, in pochi hanno veramente capito.

Di questi processi abbiamo parlato in diversi articoli mostrando le diverse tecniche che si stanno sperimentando nel mondo:

Sole: quanta confusione!

La stella in laboratorio

Studiare le stelle da casa!

Contrapposti a questi, ci sono poi i diversi esperimenti per creare quella che viene definita “fusione fredda” e su cui tanta speculazione e’ stata fatta negli ultimi anni:

E-cat meraviglia o grande bufala?

Ancora sulla fusione fredda

Come detto e ripetuto piu’ volte, dobbiamo essere aperti di mente nei confronti di questi processi che pongono le loro radici in metodi scientifici conosciuti. Quello che pero’ manca, e’ una dimostrazione oggettiva che questi apparecchi, esempio su tutti l’E-Cat, siano veramente in grado di produrre energia in quantita’ maggiore di quella data in ingresso.

Perche’ torno nuovamente su questi argomenti?

Come forse avrete letto, solo pochi giorni fa e’ stato fatto un nuovo anuncio riguardante la ricerca sulla fusione nucleare. In un articolo pubblicato sulla rivista Nature, il NIF, National Ignition Facility, della California ha annunciato di aver ottenuto un bilancio positivo della reazione di fusione di isotopi di idrogeno in elio.

Del NIF abbiamo gia’ parlato nei precedenti articoli riportati sopra. Come sappiamo, in questo caso si utilizzano quasi 200 fasci laser per comprimere, mediante oro, atomi e isotopi di idrogeno, deuterio e trizio, per formare elio. Nel processo viene rilasciata l’energia della fusione.

Come capite bene, in questo caso il bilancio positivo si ha se l’energia rilasciata e’ maggiore di quella necessaria per far sparare nello stesso istante tutti i laser.

Nei primi anni di vita, il NIF ha rappresentato una grande speranza per la ricerca della fusione, attirando grandi finanziamenti. Finanziamenti che poi sono diminuiti quando i risultati ottenuti erano notevolmente inferiori alle aspettative.

Oggi, il NIF e’ riuscito ad ottenere per la prima volta un bilancio positivo, anche se solo minore dell’1%, rispetto all’energia richiesta per far andare i laser. Se proprio vogliamo dirla tutta, non siamo ancora contenti di questo risultato e saranno necessari tantissimi altri studi prima di poter gridare vittoria e prima di poter vedere la fusione utilizzata per la produzione di energia.

Come detto nell’introduzione, lo scopo di questo gioco e’ quello di tenere in qualche modo gli atomi fermi mentre li comprimiamo fino alla fusione. Nel NIF questo confinamento avviene sfruttando l’inerzia dei nuclei stessi e proprio per questo motivo si parla di “confinamento inerziale”. Diversamente, ad esempio per ITER, si cerchera’ di utilizzare forti campi magnetici per tenere i nuclei uniti, parlando di “confinamento magnetico”. La trattazione di questo aspetto non e’ affatto banale e rappresenta, a questo livello, un contributo assolutamente non trascurabile nel bilancio energetico finale della reazione.

Perche’ dico questo?

I risultati ottenuti dal NIF sono assolutamente ragguardevoli e sono un ordine di grandezza maggiore rispetto ai migliori risultati precedenti. Il bilancio positivo dell’1% non tiene pero’ conto dell’energia spesa per il confinamento. Questo per far capire quanto lavoro e’ ancora necessario.

La comunita’ scientifica della fusione, pone tutte le sue speranze, nel progetto internazionale ITER. Come sapete bene, in questo caso si parla di un vero e proprio reattore prototipale per la produzione di energia per fusione. Anche in questo caso, ci saranno diverse sfide tecnologiche da vincere ma la strada segnata dai successi degli ultimi anni non puo’ che farci ben sperare.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

Tribale, artistico o con microfono integrato?

11 Nov

Negli anni ’90, abbiamo assistito al boom dei telefoni cellulari di largo consumo. Questi apparecchi sono entrati prepotentemente nella nostra vita, diventando ormai un gadget posseduto da tutti. Come forse ricorderete, i primi modelli “popolari” erano abbastanza grandi, con schermi monocromatici e senza telecamera. Poi, si e’ andati verso la miniaturizzazione con cellulari che di anno in anno diventavano sempre piu’ piccoli. Oggi, invece, stiamo andando in controtendenza, con gli smartphone che assomigliano sempre di piu’ a pc portatili e che, molto spesso, non entrano neanche in una tasca. Ovviamente, il discorso dimensioni e’ molto riduttivo. In questo settore si e’ assistito ad una esplosione di funzioni e tecnologia difficilmente reperibile in altri campi.

A cosa potrebbe puntare ora il mercato?

Gia’ da qualche anno, i grandi produttori sono impegnati su due fronti: la messa in sicurezza delle informazioni ma anche ad integrare questi dispositivi direttamente con il corpo umano.

Perche’ parlo di questo?

Negli ultimi giorni e’ trapelata la notizia di una richiesta di brevetto fatta da Motorola che, come saprete, ha di recente venduto la divisione mobile a Google. Questo passaggio ha ridato nuova linfa ad un’azienda, protagonista assoluta fino a qualche anno fa, e che ultimamente era caduta in disgrazia.

Di cosa si tratta?

Il dispositivo pensato e’ piu’ o meno questo: si tratta di un tatuaggio da applicare sul collo e che avrebbe la funzione di microfono.

Fantascienza?

Assolutamente no. Se ci pensate, esistono gia’ da diversi anni circuiti completamente passivi, cioe’ senza alimentazione, che, in modi diversi, possono essere attivati da parti attive. In tal senso, il tatuaggio pensato da motorola sarebbe solo un circuito passivo messo in oscillazione dalle vibrazioni della laringe e che trasmetterebbe questi segnali ad uno smartphone. I due dispositivi potrebbero comunicare tra loro mediante connessioni senza fili.

Quali sono i vantaggi?

Alcuni molto semplici, senza dover toccare nulla, potremmo solo parlare per trasmettere la nostra voce. Inoltre, attivandosi solo con le vibrazioni della gola, questo dispositivo sarebbe del tutto immune dai rumori ambientali. Pensiamoci un attimo, anche se ci troviamo in un luogo affollato e pieno di gente, il nostro cellulare trasmetterebbe soltanto la nostra voce, pulendo completamente il segnale ascoltato dall’altra parte della cornetta.

Il tatuaggio con funzione di microfono

Il tatuaggio con funzione di microfono

Se ci pensiamo bene, questo dispositivo non ha nulla di straordinario dal punto di vista tecnologico. La sua particolarita’ principale e’ l’applicazione di soluzioni conosciute in campi diversi.

Secondo Motorola, si potrebbe parlare o di un tatuaggio, ovviamente non indelebile, oppure di un adesivo da applicare sulla pelle.

Per il momento, come anticipato, si tratta solo di una richiesta di brevetto, ma questo non esclude che questa soluzione possa essere applicata prossimamente sui dispositivi mobili grazie alle caratteristiche e ai vantaggi che abbiamo accennato prima.

Motorola, cosi’ come altri grandi produttori, sono gia’ impegnati da anni in ricerche di questo tipo. Sempre la compagnia di recente acquisita da Google, ha proposto durante quest’anno, un altro tipo di tatuaggio da applicare sulla pelle. Questa volta si trattarebbe di un circuito risonante pensato per custodire tutte le nostre password e codici personali. Anche in questo caso, pensandoci, la cosa sarebbe molto comoda. Pensate solo a quanti codici e password dobbiamo tenere a mente oggi come oggi. Avere un qualcosa sempre con noi e con tutte le chiavi di accesso potrebbe sicuramente essere molto utile. Purtroppo, come non pensarci, in questo caso viene naturale considerare anche il discorso sicurezza. Immaginate cosa succederebbe se qualcuno volesse rubare le password contenute in un tatuaggio sulla vostra pelle.

Pillola Proteus

Pillola Proteus

Sulla stessa base, vi e’ anche un ‘altra proposta in tema sicurezza, la cosiddetta Proteus. Si tratta di una piccola pillola da ingerire e che contiene in un minuscolo circuito. Una volta nel nostro stomaco, Proteus verrebbe alimentato dai succhi gastrici e trasformerebbe tutto il nostro corpo in un “portachiavi elettronico”. Memorizzato nel circuito ci sarebbe infatti un databse con tutte le nostre password che questa volta verrebbero gelosamente custodite dentro di noi.

Come detto, anche se questi possono sembrare discorsi fantascientifici, si tratta di studi reali che i grandi costruttori stanno facendo ed in cui stanno investendo ingenti capitali. Trasformare il nostro corpo in un dispositivo tecnologico potrebbe far sorgere qualche dubbio in alcune persone ma, credo personalmente, che sara’  la condizione a cui si puntera’ per i prossimi anni. Al solito, non ci resta’ che aspettare e vedere cosa il mercato ci offrira’ nei prossimi anni.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

Settimo cielo: allarme nelle Marche

27 Ago

Ci siamo gia’ occupati in diversi articoli della presunta epidemia Zombie iniziata a Miami negli USA. Come abbiamo visto in queste discussioni:

Epidemia Zombie nel 2012?

La droga che crea zombie

L’epidemia zombie arriva in Cina!

alla base di questi insensati e violenti raptus di cannibalismo si cela una potente droga sintetica. Come detto in quest’altro post:

“Settimo Cielo”, specifichiamo

i primi casi erano dovuti all’assunzione di sali da bagno contenenti catinoni. Successivamente a questi casi, sono state messe sul mercato degli stupefacenti nuove pillole sintetiche, chiamate in origine “Settimo Cielo”.

Dopo il caso di Genova, di cui abbiamo parlato in questo post:

Gli Zombie arrivano anche in Italia

Negli ultimi giorni si sono presentati al pronto soccorso dell’ospedale di Torrette nelle Marche dei casi molto probabilmente riconducibili all’assunzione di queste droghe. Come riportato dai medici dell’ospedale, alcuni giovani sono stati ricoverati a seguito di comportamenti molto violenti e con l’istinto irrefrenabile di mordere le persone vicine. Sulla base delle poche conoscenze in campo medico, vista la novita’ di questo tipo di droga, i medici hanno ricondotto questi eventi all’assunzione della nuova droga.

Pasticche di MDMA. Altra droga molto potente.

Il fattore piu’ preoccupante della questione e’ che in molti casi si tratta di giovani anche minorenni.

Come dichiarato da alcuni di loro dopo essersi ripresi, questo genere di effetti e’ iniziato dopo l’assunzione di una droga sintetica, sotto forma di pasticca, chiamata in questo caso “Red Dragon”. Riportiamo il nome per darvi tutte le varianti possibili. Cio’ nonostante, ci si riferisce sempre agli stessi principi attivi del Settimo Cielo.

Questo genere di droghe e’ estremamente pericoloso e si ignorano completamente gli effetti a lungo termine. I medici infatti non hanno potuto analizzare i componenti dal momento che queste pasticche non lasciano tracce nel sangue ne’ tantomeno nelle urine.

Al momento le forze dell’ordine non sono ancora riuscite a mettere le mani su queste sostanze o a fermare spacciatori. Sicuramente la possibilita’ di analizzare in laboratorio queste droghe ci permetterebbe di avere un quadro molto piu’ chiaro sia degli effetti, nell’immediato e a lungo termine, ma soprattutto a capire in dettaglio come curare i consumatori di questa droga.

Come detto e ripetuto piu’ volte, una delle cause piu’ pericolose che potrebbero veramente portare alla fine del mondo e’ la stupidita’ umana. Non scherzate con questo tipo di droghe estremamente pericolose. Per continuare ad analizzare tutti gli aspetti legati al 2012, avendo la possibilita’ di ragionare su fenomeni scientifici poco noti, non perdete in libreria Psicosi 2012. Le risposte della scienza.