Questo breviario è pensato per chi non ha mai avuto il coraggio di avvicinarsi a tutti gli argomenti che questa settimana (e nella prossima) Palamitonews ha deciso di affrontare, pensando che la fisica nucleare e tutto quello che gli gira intorno sia solo per pochi eletti. Ma la fisica è solo un modo per rispondere alla domanda insita in ogni religione: qual'è il senso della vita e quali sono le sue origini? Una domanda ancora senza risposta perchè spesso il cammino della ricerca è deviato verso una strada che porta solo all'autodistruzione. Speriamo non di tutto il genere umano.

Qui di seguito alcuni termini per meglio capire di cosa si sta parlando.

URANIO

L'uranio è un elemento chimico di simbolo U, numero atomico 92 e peso atomico 238,029, appartenente al gruppo degli attinidi della tavola periodica.
Scoperto nel 1789 dal chimico M.H. Klaproth (che lo battezzò col nome di "urano" in onore dell'omonimo pianeta) in un campione di pechblenda (U3O8), venne isolato per la prima volta nel 1841 da E. M. Pèligot.
E' un metallo di colore bianco argenteo, che fonde alla temperatura di 1132°C, bolle a 3818°C e ha densità 19 g/cm3 a 293 K. Radioattivo, è relativamente duttile, si ossida facilmente e, se polverizzato, brucia al contatto con l'aria alla temperatura media di 160°C.
Nella sua forma naturale, l'uranio puro è costituito da tra isotopi*, l'Uranio 234, l'Uranio 235 e l'Uranio 238; l'Uranio 234 rappresenta lo 0,0055% dell'uranio naturale, l'uranio 235 lo 0,71% e l'uranio 238 il 99,2845%.
L'U è presente in molte rocce, ma si trova in quantità più elevate in minerali quali la pechblenda e la carnotite; i giacimenti più ricchi si trovano negli Stati Uniti, nel Canada, nel Congo, in Russia e nel Kazakistan.
Utilizzato per molti secoli per colorare i vetri, in seguito alla scoperta della fissione nucleare venne usato come combustibile nei reattori nucleari e nelle armi atomiche.

*In natura, ogni elemento chimico è costituito da un particolare numero di atomi, che presentano sempre un uguale numero di protoni, ma possono avere un diverso numero di neutroni.
Tali atomi, che si distinguono appunto per il peso atomico, vengono denominati “isotopi” (nome derivante dal greco iso-topos, dove topos significa “luogo”; gli isotopi, infatti, occupano la stessa posizione nella tavola periodica).
Essi possono essere stabili o instabili, ossia radioattivi; naturali o prodotti artificialmente. Gli isotopi, dunque, hanno proprietà chimiche praticamente uguali, ma presentano delle caratteristiche fisiche diverse tra loro.

URANIO IMPOVERITO

Nella sua forma naturale, l'uranio è composto da tre isotopi, Uranio 234 (U234), Uranio 235 (U235) ed Uranio 238 (U238), caratterizzati da un uguale numero di protoni (92), ma aventi un diverso numero di neutroni (rispettivamente 142, 143 e 146). Essi compongono l'elemento in proporzioni differenti: l'Uranio 234 rappresenta infatti lo 0,0055% dell'uranio naturale, l'uranio 235 lo 0,71% e l'uranio 238 il 99,2845%. E' importante notare come l'Uranio 238 sia l'isotopo presente in maggior quantità nell'uranio naturale: questo fatto è fondamentale per comprendere cosa si intende per "uranio impoverito" (UI; inglese: Depleted Uranium - DU). Quest'ultimo risulta essere il prodotto di scarto del complicato processo che porta all'arricchimento dell'uranio, utilizzato nelle centrali nucleari e nelle bombe atomiche. L'uranio arricchito è ottenuto grazie all'aggiunta, all'uranio naturale, dell'isotopo 235: ciò che rimane, la cosiddetta scoria, è costituito prevalentemente da Uranio 238 e viene appunto denominato "uranio impoverito" (di isotopo 235, si intende).

Tale prodotto di scarto ha costituito nel passato un grave problema per molti Paesi, incapaci di smaltire scorie non riciclabili, poiché di nessuna utilità; in realtà, l'uranio impoverito, visto il bassissimo costo e le particolari proprietà (è circa 1,6 volte più pesante del piombo; si presta a formare leghe con vari metalli; è notevolmente duttile; è piroforico, ossia a contatto con l'aria si infiamma spontaneamente, se finemente suddiviso) è stato utilizzato per la costruzione di navi, aerei militari e civili, container, satelliti, schermi per le stanze di ospedali, mazze da golf e, come le cronache di questi giorni hanno prontamente sottolineato, per la realizzazione dei proiettili di missili e cannoni, particolarmente apprezzati per la straordinaria capacità di penetrazione e per l'effetto distruttivo, dovuto al fatto che l'uranio, se si polverizza durante l'impatto con l'obiettivo nemico, esplode in frammenti incandescenti.

Risolto il problema dello smaltimento delle scorie, ne è nato uno ben più grave per tutta l'umanità: la polvere dell'uranio, se respirata, è altamente tossica (secondo molti studiosi, può causare leucemie, tumori e malformazioni del feto) ed i terreni da essa contaminati rimangono radioattivi per vari secoli. Ma la cosa sconcertante è che i danni alla salute provocati dall'uranio sono noti da almeno quattro secoli e che esiste un metallo non radioattivo dalle caratteristiche simili, il tungsteno monocristallino, che non viene utilizzato per il costo elevato. Evidentemente la salute dell'uomo ha meno valore dei suoi bassi interessi economici.

PLUTONIO

Il plutonio è un elemento chimico di simbolo Pu, numero atomico 94 e peso atomico 244, appartenente al gruppo degli attinidi della tavola periodica.
Scoperto nel 1941 negli Stati Uniti da G.T. Seaborg, J.W. Kennedy, E.M. McMillan ed A.C. Wahl, che lo isolarono bombardando l’Uranio 238 con deutoni, venne denominato plutonio in riferimento al pianeta più lontano del nostro sistema solare, Plutone.
In condizioni standard, il plutonio si presenta come un metallo di colore bianco argenteo, molto pesante, radioattivo ed altamente tossico (tende infatti a fissarsi con estrema facilità ai tessuti organici, danneggiandoli per l’alta radioattività); fonde alla temperatura di 640°C, bolle a 3240°C, ha densità 19.6 g/cm3 a 293 K, è attaccabile dalla maggior parte degli acidi e, al contatto con l’aria, si ossida assumendo un colore giallastro.

Dopo l’Americio (simbolo Am), il plutonio è l’elemento più raro in natura; esiste, infatti, esclusivamente sotto forma di isotopo Pu244. Tutti gli altri quindici isotopi da noi conosciuti (che hanno numeri di massa compresi tra il 232 ed il 246) sono prodotti artificialmente ed ottenibili attraverso particolari reazioni nucleari.
L’isotopo del Pu che si ottiene con maggiore facilità è il Pu239, che ha un tempo di dimezzamento di circa 24.200 anni ed è il prodotto del bombardamento dell’uranio 238 con neutroni lenti; viste le sue particolari caratteristiche di fissibilità, il Pu239 viene utilizzato per la fabbricazione delle bombe atomiche e come combustibile nelle centrali nucleari.
La dose mortale di uranio è di 70 milligrammi, quella del plutonio è di un microgrammo, cioè un milionesimo di grammo.
Esperti sostengono che un grammo di plutonio può provocare tumori in 20.000 persone.

LE RADIAZIONI

Le radiazioni sono prodotte dall'instabilità degli atomi. Sono moltissime le fonti che emettono radiazioni, dal sole allo stesso corpo umano, ma causano dei danni solamente quando onde e particelle ionizzate penetrano nei tessuti viventi.
La ionizzazione è un processo mediante il quale gli atomi acquistano, o perdono, elettroni, diventando quindi elettricamente carichi. Quindi una radiazione è ionizzante quando può produrre la ionizzazione degli atomi e delle molecole del mezzo attraversato. Il processo di ionizzazione, quindi, porterà ad un alterazione degli atomi producendo, in tal modo, modificazioni nella struttura molecolare che li contengono. Se le molecole alterate sono situate in una cellula vivente, questa verrà mutata di conseguenza.

Vi sono cinque tipi di radiazione ionizzante:

• Particelle alfa: provocano i danni maggiori ma possono essere facilmente bloccate, per esempio da carta, vetro o pelle (se non lacera: basta infatti un piccolo taglietto per essere esposti a tali radiazioni)

• Particelle beta: causano danni minori ma penetrano nei tessuti viventi anche in grandi profondità, provocando le cosidette “ustioni beta”.

• Radiazioni gamma: è prodotta da raggi elettromagnetici e solo grossi spessori di piombo o calcestruzzo sono in grado di bloccarli. Le radiazioni elettromagnetiche sono si propagano nel vuoto con la velocità della luce ed hanno un differente classificazione a seconda della loro energia.

• I neutroni: sono particelle elettricamente neutre con una massa pari a circa un quarto di quella delle particelle alfa. Sono penetranti e molto dannose, anche se sono molto rare le possibilità di un'eventuale esposizione da parte delle persone.

• I raggi X: si formano a seguito del bombardamento di una superficie metallica con elettroni provvisti di carica elettrica. Sono molto simili e si comportano come i raggi gamma.

Gli atomi riacquistano la loro stabilità entro un certo periodo di tempo, al termine del quale la loro radioattività decade.
Naturalmente questo periodo di tempo varia, anche di molto, per ciascun elemento radioattivo. Questo intervallo è misurato dal rispettivo tempo di dimezzamento, cioè il tempo occorrente perché metà di un dato campione perda la sua radioattività. Tutti i radionuclidi (i materiali che producono radiazioni ionizzanti) saranno decaduti dopo dieci temi di dimezzamento.
Per fare qualche esempio, il radionuclide iodio 131 ha un tempo di dimezzamento di otto giorni. Lo iodio radioattivo andrà ad attaccare in special modo la tiroide. Se invece quest'ultima sarà già satura di iodio stabile (iodio naturale) il corpo tenderà ad espellere quello radioattivo.
Il cesio 137 e lo stronzio 90 hanno invece un tempo di dimezzamento di circa trent'anni mentre il plutonio 239 addirittura di 24.360 anni.

Le radiazioni danneggiano la salute umana in due modi distinti:

• Non-stocastico: cioè quando la gravità dell'effetto varia con la quantità della dose e la probabilità che si verifichi quell'effetto è elevata solo quando si supera la dose soglia.

• Stocastico: cioè è la probabilità dell'effetto più che la gravità, che varierà a seconda della quantità della dose.

Il periodo di latenza fra l'esposizione alla radiazione e il sopravvenire delle patologie può variare da pochi anni, come per esempio la leucemia, a qualche decennio come per il cancro.