ARMI NUCLEARI
date post
15-Jan-2016Category
Documents
view
74download
1
Embed Size (px)
description
MASTER DI MEDICINA N.B.C. Firenze 2011. ARMI NUCLEARI. Ten. Col. MED Daniele Laganà Dipartimento Militare di Medicina Legale. CENNI DI FISICA E TECNOLOGIA NUCLEARE. L’atomo. L’atomo. A-Z. N=1,5 Z. Z = N. Z. Rapporto A/Z. Fino ad A=20 rapporto p:n =1:1 cioè A=2Z A/Z = 2 - PowerPoint PPT Presentation
Transcript of ARMI NUCLEARI
ARMI NUCLEARITen. Col. MED Daniele LaganDipartimento Militare di Medicina Legale
MASTER DI MEDICINA N.B.C.Firenze 2011
CENNI DI FISICA E TECNOLOGIA NUCLEARE
Latomo
Latomo
Fino ad A=20 rapporto p:n =1:1 cio A=2Z A/Z = 2 A > 20 aumenta il numero di n pertanto rapporto p:n = 1:1,5 A/Z varia da 2 a 2,6
Rapporto A/Z
Forza nucleare forte
Il Difetto di Massa Peso Atomico n + n + p + p = 4,03304Peso Atomico 2He4 = 4,00277Difetto di Massa (M ) = 0,0307 1 u.m.a.= 931 MeV He = 931 x 0.0307 = 28,2 MeV (W)W/A = 28,2 / 4 = 7,05 MeV M
Curva Energia di Legame per nucleoneU
La Fissione Nucleare
La Fissione Nucleare
Energia rilasciata dalla Fissione Nucleare U235 + n frammenti + 2 or 3 n + 200 MeV 165 MevEn. Cinetica prodotti di fissione 7 MevRaggi gamma 6 Mev En. Cinetica dei neutroni 7 Mev En. Dei prodotti di fissione 6 Mev Raggi gamma dai prodotti di fissione 9 MevAntineutrini dai prodotti di fissione 200 Mev
La Reazione a Catena
La Massa Critica
La Reazione a Catena Controllata
La Reazione a Catena nellOrdigno Nucleare
Il decadimento radioattivo
Gun-Type Bomb
Little Boy: A Gun-Type Bomb
Implosion-Type Bomb
Implosion-Type Bomb
Fat Man: Implosion-Type Bomb
La Fusione Nucleare
La Fusione Nucleare
La Fusione NucleareH3 + H2 = (2He5) = 2He4 + n1 + 17,6 MeVResa energetica (Energia prodotta / u.m.a. impiegata) Fissione vs Fusione201/238 = 0.8 MeV 17.6/5 = 3.5 MeV
The Hydrogen Bomb
Based on model of Edward Teller and Stanislaw Ulam
I combustibili nucleariIn natura gli elementi esistono in varie forme isotopiche
I combustibili nucleariU238 (99,27%) non fissile U235 (0,718%) fissile U234 (0,0056%) non fissile, Uranio naturale
Il ciclo di produzione delluranio
The yellow cakeSolid U3 O8
I combustibili nucleariArricchimentoSeparazione di isotopi con diffusione gassosa o centrifugazione di UF6
U235 aumento dal 3 al 5 % - Reattori nucleariArricchimento
ArricchimentoU235 aumento fino al 90 % - Armi nucleari
I combustibili nucleari92U238Fertilizzazione94Pu239n+92U239 - 93Np23992U23993Np239 -
Arricchimento: i materiali di scartoU238 (99,8)U235 (0,199) U234 (0,0010)Uranio Impoverito - DU
Bassa Attivit: 14 mBq/mgDensit elevatissima (19 g/cm3, 1.7 volte maggiore della densit del Pb DuttilePiroforicoUranio Impoverito
Contenitori di UF6 negli USA (560.000 t)Paducah, KentuckyPortsmouth, Ohio Oak Ridge, Tennessee
Medicina - schermatura di sorgenti di radiazioni Mineralogia - pesi per le perforazioni Industria aerospaziale - contrappesi e superfici di controllo degli aerei (1500 Kg sul Boeing 747)Impieghi in ambito civile del DU
Munizioni anticarro ad alto potere penetrante
Blindatura di parti sensibili del carro M-1 AbramsImpieghi militari del DU
Esposizione esterna al DU
Contaminazione con DU
Gli Ordigni NucleariTIPO MECCANISMO D'AZIONE POTENZA
A fissione 10-150 Kt H fusione (termonucleare o tn) 0.5-10 Mt U fisso-fuso-fissione (tn) 1-100 Mt N fusione E.R.R.B.W. (tn) 0.1-5 Kt1 Kiloton = 109 Calorie 1 Megaton = 1012 Calorie
Esplosione NucleareAspetti quantitativi1 ton: energia liberata dallesplosione simultanea di 1 t di TNT
Aspetti qualitativiTipologia degli effetti
Gli effetti dellesplosione nucleareEffetto meccanico Effetto termico-luminosoEffetto radiologico diretto Effetto radiologico ritardatoEffetto elettromagnetico
Gli effetti dellesplosione nucleare
Esplosioni Nucleari
Aerea bassa o in quotaIn superficie (terreno, acqua)Sotto la superficieAerea alta
Fenomenologia dellesplosione
La radiazione termoluminosa
A bridge across the Motoyasu River about 800 meters from the hypocenter Donate by: US Army Pathology Institute / Chugoku Shimbun
The imprint of a person who was sitting on the stone steps at the entrance to the Sumitomo Bank, 250 meters east of the hypocenter Photo by: Yoshito Matsushige -Hiroshima Peace Site
Lesioni locali da effetto termoluminosoCuteUstioni da vampa (Flash burns)A profiloFigurateUstioni da fiamma (Fire burns)OcchioUstione retinicaAbbagliamentoApparato respiratorioInsufficienza resp. e/o edema polmonare (inalazione di aria calda)
Primitive (onda termica)Colpo di caloreAsfissia acutaSecondarie (alle ustioni estese)Shock Malattia da ustioneInfezioni Lesioni locali da effetto termoluminoso
Keloids occured in 50 to 60% of people who suffered burns directly from the heat ray within a radius of 2 kilometers from the hypocenter
Leffetto meccanico
The Effects of Nuclear Weapons, Samuel Glasstone, 1962
The Effects of Nuclear Weapons, Samuel Glasstone, 1962
The Effects of Nuclear Weapons, Samuel Glasstone, 1962
The Effects of Nuclear Weapons, Samuel Glasstone, 1962
The Effects of Nuclear Weapons, Samuel Glasstone, 1962Il fungo nucleare
Radiazione Nucleare InizialeRadiazioni primarie Raggi gamma e neutroni emessi nel corso delle reazioni di fissione e fusione
Radiazioni secondarieN.I.G.A. (collisone anelastica o cattura)
Radiazione Nucleare ResiduaConvenzionalmente quella emessa dopo il 1 minuto dalla esplosioneOrdigno a fissioneProdotti di fissioneRadioattivit indotta da neutroni (in aria e al suolo)Ordigno a fusione Elementi derivati da attivazione neutronica
La ricaduta radioattivaFallout locale Fallout mondiale
Fallout locale
Energia dellordignoAltezza di scoppioCondizioni meteorologiche
Fallout mondialeLe particelle pi piccole sono trasportate dai venti a grande distanzaLa loro ricaduta al suolo legata principalmente alle precipitazioni La maggior parte delle particelle oltrepassa la troposfera e ricade anche a distanza di anni (Jet-streams)
Test di Lop Nor, 9 maggio 1966
Rischio radiologicoPrime settimane Radionuclidi al breve t/2 (es. I 131) Radionuclidi a lungo t/2
Fasi tardiveIsotopi a lungo t/2 (Sr 90, Cs 137)
Danno biologicoFallout precoceIrraggiamento esterno (gamma e beta)
Fallout ritardatoContaminazione interna (alfa e beta)
E.M.P.
Effetto Compton
456789E.M.P.Scarica atmosfericaE.M.P.
**Lenergia nucleare deriva sia dalla rottura (fissione) che dallunione (fusione) dei nuclei degli atomi. *Lenergia nucleare deriva sia dalla rottura (fissione) che dallunione (fusione) dei nuclei degli atomi. *Quando un nucleo si rompe si producono alcuni frammenti ( in genere due) e vengono liberati due o tre neutroni. La somma delle masse dei frammenti inferiore alla massa del nucleo dorigine. La perdita di massa (difetto di massa), che corrisponde a circa lo 0.1 % della massa dorigine, convertita in energia in accordo con lequazione di Einstein. La fissione pu avvenire spontaneamente o quando un nucleo pesante cattura un neutrone.*Quando un nucleo si rompe si producono alcuni frammenti ( in genere due) e vengono liberati due o tre neutroni. La somma delle masse dei frammenti inferiore alla massa del nucleo dorigine. La perdita di massa (difetto di massa), che corrisponde a circa lo 0.1 % della massa dorigine, convertita in energia in accordo con lequazione di Einstein. La fissione pu avvenire spontaneamente o quando un nucleo pesante cattura un neutrone.**I neutroni liberati dalla fissione sono catturati da altri nuclei che vanno a loro volta incontro a rottura. In tal modo si realizza una reazione a catena che prosegue spontaneamente, a condizione che sia presente un sufficiente numero di nuclei, cio ci sia una massa critica.
*I neutroni liberati dalla fissione sono catturati da altri nuclei che vanno a loro volta incontro a rottura. In tal modo si realizza una reazione a catena che prosegue spontaneamente, a condizione che sia presente un sufficiente numero di nuclei, cio ci sia una massa critica.
*Al contrario di quanto avviene nellimpiego pacifico della fissione, dove la reazione a catena controllata tramite lassorbimento di alcuni dei neutroni prodotti, nellordigno nucleare la reazione a catena ha un andamento geometrico tumultuoso, in relazione a numero di neutroni liberati per ogni generazione di fissione (fattore di moltiplicazione k). Ci conduce al rapido esaurimento del combustibile nucleare e alla liberazione di enormi quantit di energia.
*Al contrario di quanto avviene nellimpiego pacifico della fissione, dove la reazione a catena controllata tramite lassorbimento di alcuni dei neutroni prodotti, nellordigno nucleare la reazione a catena ha un andamento geometrico tumultuoso, in relazione a numero di neutroni liberati per ogni generazione di fissione (fattore di moltiplicazione k). Ci conduce al rapido esaurimento del combustibile nucleare e alla liberazione di enormi quantit di energia.
*La reazione, oltre a produrre grandi quantit di energia, conduce alla formazione di nuclei instabili che decadono emettendo radiazioni ionizzanti. Il tempo di decadimento di tali nuclei (detto t/2) differente nei vari isotopi, e pu risultare anche particolarmente lungo, realizzando cos un rischio ambientale che pu p
