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Un acceleratore record per medicina, fusione e scorie nucleari

    In questi giorni un modulo di un nuovo acceleratore di particelle ha raggiunto un record mondiale che apre prospettive importanti per l’impiego nell’energiaenergia
    Fisicamente parlando, l’energia è definita come la capacità di un corpo di compiere lavoro e le forme in cui essa può presentarsi sono molteplici a livello macroscopico o a livello atomico. L’unità di misura derivata del Sistema Internazionale è il joule (simbolo J)
    , nella medicina, nella sicurezza.

    L’acceleratore si chiama RFQ (Radio Frequency Quadrupole) ed è stato progettato e realizzato dai Laboratori Nazionali di Legnaro (Padova) dell’Istituto Nazionale di Fisica NucleareNucleare
    Forma di energia derivante dai processi che coinvolgono i nuclei atomici (fissione e fusione).
    (INFN) assieme all’industria italiana Cinel strumenti scientifici, grazie al lavoro di diversi anni di un gruppo di una decina di esperti fra fisici ed ingegneri. I test si sono svolti presso i laboratori di Saclay, in Francia.

    Si tratta di un acceleratore di particelle di alta intensità unico al mondo; lungo circa 10 metri, è capace di produrre un fascio di protoni di 5 MeV (Mega electron volt) con una potenzapotenza
    Grandezza data dal rapporto tra il lavoro (sviluppato o assorbito) e il tempo impiegato a compierlo. Indica la rapidità con cui una forza compie lavoro. Nel Sistema Internazionale si misura in watt (W).
    di 200 kWkW
    Unità di misura della potenza equivalente a 1.000 Watt.
    concentrata in pochi millimetri quadrati. Con questo fascio di protoni sarà possibile produrre fasci di neutroni intensi come quelli dei reattori nucleari di ricerca senza bisogno di avere un reattore e quindi senza alcuna produzione di scorie radioattive. Fasci intensi di neutroni hanno molte applicazioni. Le più importanti sono:

    • Cura dei tumori con nuovi metodi come la Boron Neutron Capture Therapy che consiste nel far assorbire grandi quantità di boro alle cellule di alcuni tumori diffusi (come il melanoma) e poi colpire con un fascio di neutroni queste cellule. I prodotti delle reazioni nucleari indotte dai neutroni fanno letteralmente esplodere le cellule malate senza danneggiare quelle sane, anche se vicine. Presso lo IOV-IRCCS di Padova e l’università di Pavia sono già in corso sperimentazioni pre-cliniche nella prospettiva di usare i fasci neutronici nella terapia su pazienti.

    Caratterizzazione delle scorie nucleari: esaminando le scorie che sono già state stoccate (vetrificate dentro contenitori, ad esempio) è possibile capire esattamente quale sia la loro composizione. Questo permetterebbe di contenere notevolmente sia i costi del futuro deposito nazionale, sia il successivo confinamento. Lo studio di questa applicazione dell’RFQ di TRASCO è prevista in un accordo quadro fra Sogin (società gestione impianti nucleari), INFN e Università di Pavia.

    • Studio dei danni indotti dai neutroni nei materiali che saranno utilizzati nei futuri reattori per la fusione nuclearefusione nucleare
    È una reazione nella quale due atomi leggeri si fondono per dare origine ad un atomo più grande che possiede una massa inferiore alla somma delle masse dei singoli atomi che hanno preso parte alla reazione. Questo accade perché la massa si trasforma in energia secondo la famosa relazione di Einstein:

    E = mc2

    La fusione è un processo difficile da realizzare perché temperature molto elevate (dell’ordine dei 100 milioni di °C) per vincere la repulsione elettrica. A fronte di tale complessità realizzativa ad oggi non esistono reazioni a fusione controllate, ma solo non controllate (ad esempio la bomba atomica ad idrogeno, detta bomba H). Per tali ragioni non esistono al mondo reattori nucleari a fusione per la generazione elettrica, anche se questo rappresenta un’importante filone di ricerca e studio.. L’INFN con il progetto IFMIF EVEDA sta costruendo uno specifico RFQ per questa applicazione.

     

    Fonte: INFN, 22/03/2012

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