fissione

Biologia

F. binaria Processo di divisione della cellula ‘madre’ nelle due cellule ‘figlie’ di grandezza approssimativamente uguale.

Fisica

fig. 1

Reazione nucleare consistente nel fatto che un nucleo di elevato numero atomico (Z ≥ 90), colpito da un neutrone, o anche da particelle cariche (quali protoni, deutoni, particelle α ecc.), le assorbe e contemporaneamente si spezza in due frammenti aventi ciascuno numero atomico dell’ordine di grandezza della metà di quello del nucleo originario, più un certo numero di neutroni liberi (fig. 1). Talvolta il fenomeno può essere spontaneo ( f. spontanea): per es., per il ²³⁵₉₂U si hanno circa 3∙10⁻⁴ f. spontanee al secondo per grammo.

fig. 2

Tale reazione fu ottenuta per la prima volta in laboratorio da E. Fermi e collaboratori nel 1934, riconosciuta e studiata sperimentalmente da O. Hahn e F. Strassmann nel 1938, interpretata l’anno seguente da O.R. Frisch e L. Meitner (ai quali si deve il termine) e studiata in seguito teoricamente, sulla base del cosiddetto ‘modello a goccia’, da N.H.D. Bohr e collaboratori. Secondo tale modello, un nucleo fissile va immaginato come una goccia di liquido, carica uniformemente, che, se viene deformata oltre un certo limite, si rompe perché la tensione superficiale non riesce a equilibrare la repulsione elettrostatica. La f. di un nucleo può avvenire, e di fatto avviene, in molti modi diversi, cioè i nucleoni componenti il nucleo possono ripartirsi in vari modi tra i frammenti di f. e i neutroni liberi. Così, se, per es., si riporta in un grafico la frequenza percentuale dei vari frammenti di f. del ²³⁵₉₂U in funzione del numero di massa, si ottiene una distribuzione di masse da 72 a 160, con due massimi di frequenza, entrambi del valore di circa il 6%, attorno a 95 e a 140 (fig. 2).

La f. è accompagnata dall’emissione di neutroni: il numero dei neutroni prodotti varia entro i limiti 0 e 7. Si parla così di un ‘numero medio di neutroni prodotti’: per il ²³⁵₉₂U esso è 2,5. La maggior parte di questi neutroni viene emessa all’atto della f., con un ritardo inferiore a 10^–14 s; il rimanente è emesso invece con un ritardo notevolmente maggiore (neutroni ritardati).

Le caratteristiche più importanti della f. consistono nel fatto che essa è una reazione fortemente esoenergetica e nella circostanza che, producendosi anche neutroni secondari, in condizioni opportune, può automantenersi con un processo a catena: di ciò ci si serve sia in applicazioni pacifiche, per le quali la reazione a catena viene fatta avvenire, in regime controllato, in adatti dispositivi, i reattori nucleari (➔ reattore), sia in applicazioni belliche, per le quali la f., una volta innescata, viene fatta proseguire con un processo a catena velocissimo, a carattere esplosivo (➔ nucleare).

Si dice fissile un nuclide suscettibile di scindersi per f. o, con significato più specifico, un materiale che contiene nuclei i quali subiscono la f. per azione di neutroni di qualunque energia, cioè che non presentano soglia di fissione. Usando il termine in tale significato, materiali, come l’²³⁸₉₂U, che subiscono la scissione per opera soltanto di neutroni veloci e pertanto presentano una soglia di f., devono essere qualificati come non fissili. Sono invece fissili, per es., il ²³⁵₉₂U e il ²³⁹₉₄Pu. Nell’uso che si fa del termine nella tecnica nucleare, s’intende peraltro aggiunta la condizione che il materiale sia ottenibile in quantità tale da poter essere usato come combustibile dei reattori nucleari.

Approfondimento: 

Il ritorno del nucleare in Italia di Fulvio Costantino