venerdì 20 dicembre 2013

Le reazioni Piezonucleari per promuovere tecnologie nucleari pulite e lo smaltimento delle scorie radioattive

L'energia è indispensabile alla vita sulla terra e costituisce un elemento importante per lo sviluppo sociale ed economico delle nazioni. Non c'è vita senza energia, e la qualità della vita viene notevolmente migliorata quando si può disporre di energia in abbondanza e a buon mercato. Finora tutto ciò è stato garantito soprattutto dagli idrocarburi. Essendo, però,  queste risorse finite, nei prossimi decenni avremo un calo  della loro disponibilità con conseguenze inimmaginabili sul nostro sistema di vita attuale. Per rallentare questa tendenza non bisogna tralasciare l’utilizzo di nessuna fonte energetica compresa quella nucleare. Anzi quest’ultima può dare, al momento, un grosso contributo con l’uso di  impianti nucleari di potenza di terza generazione. Il nucleare rappresenta un'opzione energetica come le altre. Non si può far finta che non esista. Certo c’è il problema della sistemazione dei prodotti di fissione radioattivi(dette scorie), ma  il suo utilizzo presenta indubbiamente anche dei grossi  vantaggi: gli impianti nucleari di potenza, per esempio, non producono anidride carbonica ed ossidi di azoto e di zolfo, principali cause del buco nell'ozono e dell'effetto serra, in più  la produzione di energia elettrica dal nucleare riduce l'importazione di petrolio e la dipendenza della economia, quindi, dagli idrocarburi. Il tutto si traduce in una maggiore stabilità del sistema energetico ed economico nazionale. E’ pur vero che anche l’uranio è una risorsa finita, ma l’uso futuro dei reattori autofertilizzanti (ancora solo in prototipi) potrebbe estendere a millenni il suo utilizzo. Comunque solo l’energia nucleare e la ricerca in quest’ambito possono dare prospettive energetiche, di lungo termine, ad una umanità che entro pochi decenni si troverà a gestire la fase calante della produzione degli idrocarburi e quindi anche del  petrolio che è l’elemento su cui si regge la società industriale odierna.  Forse il nucleare non riuscirà a compensare la fine del petrolio ma, senz’altro, rallenterà le conseguenze nefaste di tale evento. Di certo è una carta da giocare in tutti gli aspetti potenziando la ricerca a 360 gradi. In questo articolo esamineremo le possibilità che potrebbero scaturire dalle ricerche sulle reazioni piezonucleari. Di sicuro non si darà niente per scontato accettando eventuali  ipotesi fantasiose ma verranno solo citati esperimenti effettuati nel nostro Paese e prospettive future possibili realistiche.                                                                            Dalla rete  riscontro: “La parola  piezonucleare indica una teoria in base alla quale la pressione meccanica modifica la struttura dello spazio-tempo alla scala subatomica, generando quindi, a detta dei ricercatori, reazioni nucleari. In particolare, con reazioni piezonucleari si indicano le presunte reazioni di fissione nucleare di materiali non radioattivi indotte da ultrasuoni”.  Poi leggo anche: “questa teoria è ritenuta dalla comunità scientifica priva di riscontri e in violazione delle attuali leggi della fisica”. Detto ciò mi dovrei fermare e chiudere il discorso sul piezonucleare, cambiando argomento. Però, ecco c’è un però. Durante gli esperimenti di Fermi in via Panisperna nel 1934, si bombardavano diversi materiali con neutroni per osservarne gli effetti. Ebbene sull’uranio si avevano effetti strani al punto che Ida Noddack(1896-1978), chimica e fisica tedesca, avanzò l’ipotesi in un  articolo del settembre 1934  che si potessero produrre elementi della parte centrale della tavola periodica(cioè l’atomo si spaccava). Nessuno allora prese in considerazione la sua ipotesi in quanto era contraria al pensiero scientifico del momento; la Noddack non tentò comunque di verificare la sua teoria(cioè lasciò perdere per evitare, penso, di fare brutte figure). Infatti per i padri della fisica del momento(tra i quali il Nobel inglese Lord Ernest Rutherford autore del modello atomico ed il Nobel danese Niels Henrik David Bohr  che diede contributi essenziali nella comprensione della struttura atomica e nella meccanica quantistica) la frantumazione dell’atomo era inconcepibile. Ebbene si sbagliavano. Ecco il motivo perché ritengo che non bisogna dare nulla per scontato ma investigare e sperimentare sempre. Ecco perché compatibilmente con le risorse da investire occorre prestare attenzione anche a scoperte “strane”, non spiegabili fisicamente, al momento. L’importante è che siano riproducibili in tutti i laboratori, cioè che siano esperimenti galileiani. Questo è il motivo che mi porta a parlare dei possibili effetti piezonucleari degli elementi presenti in natura. Personalmente ne prendo atto, poi si vedrà. Perciò diamo un occhiata a queste interessanti “presunte” scoperte. Le scoperte sono avvenute intorno al 2004, nel periodo in cui a capo del CNR si trovava Fabio Pistella.  Le ricerche sono state eseguite dal 2003 al 2007 presso laboratori sia civili sia militari, con il concorso dei ricercatori civili G. Cherubini, A. Petrucci, F. Rosetto, G. Spera e dei tecnici militari A. Aracu, A. Bellitto, F. Contalbo, P. Muraglia.  I brevetti sono attualmente detenuti dal CNR (Consiglio Nazionale Ricerche) e l’ Ansaldo Nucleare sarebbe, al momento, molto interessata allo sfruttamento su scala industriale di quanto scoperto. Il tutto  è stato ufficializzato dalla rivista Physics Letter  del 23 febbraio 2009, in quanto le scoperte di questo  nuovo tipo di reazioni nucleari sono definite "Reazioni Piezonucleari". Esistono, si ritiene, particolari condizioni "non lineari" in cui i nuclei interagiscono tra loro secondo una modalità non prevista dalla meccanica relativistica e dalla meccanica quantistica. Il modello fisico tradizionale non è in grado di descrivere e prevedere tali reazioni. Attualmente affinché possano avvenire reazioni nucleari in specie chimiche non radioattive, l'attuale modello richiede la presenza di temperature elevatissime nell'ordine di milioni di gradi. Nelle Reazioni Piezonucleari non sono necessarie temperature estreme. Sono sufficienti particolari pressioni veicolate da ultrasuoni nei liquidi e pressioni meccaniche nei solidi. Vi sono, comunque, anche modelli teorici che prevedono le condizioni necessarie per provocare una reazione nucleare senza la necessità di alte temperature. Questo in sintesi il risultato delle ricerche, sia teoriche che sperimentali, condotte nell’ ultimo decennio dai fisici Fabio Cardone del Consiglio Nazionale delle Ricerche e Roberto Mignani dell’ Università “Roma Tre”. In particolare, gli esperimenti effettuati (in collaborazione con i fisici Walter Perconti, Andrea Petrucci e Giovanni Cherubini e dei chimici Francesca Rosetto e Guido Spera) hanno mostrato che in acqua irraggiata con ultrasuoni di opportuna potenza e frequenza si verificano trasmutazioni di elementi, sia stabili che instabili, ed è possibile produrre elementi non presenti in natura come l’ Europio. Tali processi avvengono  con emissione di neutroni. La produzione di neutroni è stata esplicitamente riscontrata nell’ irraggiamento ultrasonico di soluzioni contenenti sali di ferro. L’ emissione di neutroni è una chiara marcatura delle reazioni nucleari, che, a causa il loro innesco ad opera di onde di pressione, sono state denominate, perciò, reazioni piezonucleari. Il fenomeno è, secondo i ricercatori,  riproducibile e in buona misura controllabile e  mostra un comportamento a soglia nell’ energia fornita al liquido dagli ultrasuoni, e ha luogo, sembra, senza produrre scorie radioattive. Il meccanismo teorico proposto da Cardone e Mignani per spiegare i processi piezonucleari è il seguente: sotto opportune condizioni di potenza e frequenza, gli ultrasuoni producono nei liquidi un processo di cavitazione, ovvero la formazione di bolle di gas che successivamente implodono. A causa della tensione superficiale, gli atomi degli elementi presenti nel liquido rimangono intrappolati sulla superficie della bolla. Quando questa implode, gli atomi sono forzati ad avvicinarsi superando la barriera colombiana, e i loro nuclei si fondono. In altri termini, le superfici delle bolle prodotte dalla cavitazione si comportano come tanti acceleratori inerziali.  Le reazioni piezonucleari produrrebbero, perciò, energia, com’è evidenziato dalla consistente evaporazione delle soluzioni, e, come già sottolineato, non danno luogo a rifiuti radioattivi in quanto impiegano “combustibile” stabile. Inoltre, un esperimento effettuato irradiando con ultrasuoni una soluzione contenente Torio-228 ha mostrato un dimezzamento della vita media del torio e quindi un’accelerazione del suo decadimento. Fatto veramente straordinario se replicabile con altri elementi radioattivi. Questo significherebbe  che le reazioni piezonucleari potrebbero svolgere un ruolo anche nello smaltimento delle scorie radioattive. Vediamo di capire meglio di cosa si tratta nel dettaglio. Fino ad oggi, sappiamo che si produce energia da nucleare sia mediante la fissione che la fusione di atomi. Nella fissione, che, è la sola attuabile in campo industriale, il problema più grande sono le scorie radioattive da smaltire. Il prof. Cardone e i suoi colleghi, grazie anche a esperienze precedenti, hanno scelto di studiare il piezonucleare. In questo campo sembra abbiano ottenuto risultati eccellenti. Infatti sono in grado, sembrerebbe, di produrre energia nucleare, ma senza adoperare elementi radioattivi, bensì elementi comuni, come ad esempio il  ferro. Secondo il Prof. Cardone, sono possibili reazioni nucleari utilizzando la deformazione dello spazio-tempo in prossimità dei nuclei atomici, di elementi semplici. A produrre il risultato sono gli ultrasuoni, capaci di costringere atomi di ferro (ma anche di altri elementi) ad emettere neutroni, cioè energia sufficiente a innescare reazioni a catena. Gli ultrasuoni eserciterebbero una pressione sufficiente a “spremere” neutroni.. Ciò avviene in uno spazio-tempo deformato nei dintorni dei nuclei atomici. Einstein affermava, appunto, nella sua relatività, che le masse deformano lo spazio-tempo facendovi precipitare le cose: la gravità. Ciò è vero anche se la massa è quella minuscola di un nucleo atomico. Per il Prof. Cardone gli ultrasuoni in tale spazio-tempo sono sufficienti a distaccare neutroni generando un flusso di energia. Perciò, il guadagno energetico è anche conveniente, perché i neutroni ottenuti sono molto abbondanti rispetto all’energia di una comune reazione convenzionale. E non  sono state riscontrate emissioni di radiazioni pericolose, Alfa, Beta e Gamma.  Le reazioni nucleari ultrasoniche per liberare energia necessitano di sali di Ferro ed il Ferro è molto comune in natura, e questo risolverebbe il problema della dipendenza geopolitica dai produttori delle fonti primarie. Inoltre, ripeto,  gli esperimenti hanno mostrato che le reazioni nucleari ultrasoniche non producono scorie radioattive e nemmeno radioattività residua e questo risolverebbe il problema dei rifiuti pericolosi. Ma quale è il modo migliore di usare questa energia liberata?  In questo processo  l’energia liberata sotto forma di neutroni sarebbe  il  doppio di quella di un reattore all’uranio. La prima idea sarebbe di usare direttamente questa energia per generare corrente elettrica mediante alternatori con turbine mosse dal vapore acqueo ottenuto raffreddando i neutroni. Non è detto, però, che questa sia la maniera più efficiente di sfruttare questo fenomeno. Un altro modo, forse migliore, di sfruttare questi neutroni e la loro energia è di usarli per scatenare reazioni nucleari secondarie in opportuni materiali, quali l’acido borico che è anche molto comune, in cui la generazione di energia venga amplificata. In poche parole usare i neutroni delle reazioni ultrasoniche come innesco per liberare quantità di energia sempre maggiori. Il massimo traguardo di un futuro prototipo industriale è produrre 3 chilowattora di corrente elettrica per ogni chilowattora di corrente consumata per generare gli ultrasuoni necessari alle reazioni. Ma gli esperimenti avrebbero indicato un’altra sorprendente possibilità offerta dalle reazioni nucleari ultrasoniche : la distruzione delle sostanze radioattive mediante la trasformazione in sostanze inerti prive di radioattività. E’ opportuno qui ripetere da un punto di vista delle potenzialità pratiche quanto esaminato precedentemente da un punto di vista scientifico. Per questo esperimento sono state prese quantità minime di una sostanza radioattiva, il Torio-228, per sottoporla ad ultrasuoni. Il Torio è stato scelto per la potenza e forma caratteristica delle sue radiazioni facilmente riconoscibili e fotografabili.  Il risultato sarebbe  stato che il Torio radioattivo sottoposto  agli ultrasuoni era diventato la metà, cioè si era dimezzato, ma in 90 minuti invece che nei due anni previsti dalla legge della radioattività. Quindi la radiazione del Torio, dopo l’applicazione degli ultrasuoni sarebbe  divenuta la metà ma senza che vi fosse aumento di radiazione di altro genere come vuole la legge del decadimento radioattivo, di nuovo il tutto in 90 minuti invece che in due anni. Perciò, ripeto, semplicemente dopo 90 minuti di ultrasuoni il Torio era divenuto la metà e anche la sua radioattività si era dimezzata, il che è straordinario. Che cosa sia diventato il Torio è ancora oggetto di esperimenti, certamente non è decaduto per le vie naturali altrimenti vi sarebbe stato l’aumento di altre radiazioni che però sarebbero comunque risultate nelle lastre fotografiche. Ovviamente il problema è ora di passare dalle quantità minime degli esperimenti alle quantità industriali e di provare anche con differenti elementi radioattivi. Insomma occorrerebbe passare alla costruzione di prototipi, anche modesti, per verificare la validità di questi risultati. Ecco aperta, forse, un’altra   pagina di speranza per il futuro energetico del nostro pianeta e la possibilità, al momento teorica, di eliminare le scorie nucleari provenienti dai reattori nucleari in funzione in tutto il Mondo. Da quanto evidenziato, si potrebbero ipotizzare davvero  applicazioni straordinarie per  tali scoperte. Altre informazioni si possono desumere consultando le schede sinottiche dei brevetti detenuti dal CNR relativi alle reazioni piezonucleari. E’ chiaro che tutto ciò non può essere sottovalutato. Bisogna andare avanti con fiducia e credere nei risultati della ricerca. Dall’Italia potrebbe venir fuori una speranza in più per il bene dell’umanità.

Prof. Orazio Mainieri

* Università della Calabria