La curva che descrive l’energia di legame per nucleone e’ data da:
Da questa curva si deduce che la fusione di nuclei leggeri per ottenere nuclei piu’ pesanti produce energia fino al Ferro. Dopo il Ferro la fissione di nuclei pesanti in nuclei piu’ leggeri produce energia. Questo e’ dovuto al fatto che la forza nucleare forte (residua) che tiene insiemi i nucleoni di un nucleo ha un raggio d’azione estremamente corto. Quando le dimensioni del nucleo crescono, la repulsione elettromagnetica tra protoni diviene progressivamente piu’ rilevante e l’energia di legame per nucleone diminuisce.
In particolare l’Uranio 235 e il Plutonio 239 sono definiti “fissili”. Questo vuol dire che la loro fissione puo’ essere innescata dalla collisione con un neutrone di energia relativamente bassa ed e’ possibile generare una reazione a catena. Si noti che U235 e’ un nucleo con 92 protoni e 143 neutroni, mentre Pu239 un nucleo con 94 protoni e 145 neutroni. Al posto del termine “fissile material” viene anche usato il termine “special fissionable material”.
Per la fissione di U235 e la reazione a catena si veda ad esempio:
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/nucene/u235chn.html
sui prodotti di fissione e la loro pericolosita’ (in particolare di Cs137, I131, Sr90) si veda:
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/nucene/fisfrag.html
In particolare il cesio Cs137 viene assorbito dal corpo umano che lo scambia per potassio, lo iodio I131 si fissa nella triroide e lo stronzio Sr90 viene assorbito dal corpo umano che lo scambia per calcio.
Anche l’U238 (92 protoni, 146 neutroni) puo’ essere sottoposto a fissione, pero’ ha bisogno di neutroni piu’ energetici. Con U238 non si puo’ generare una reazione a catena, perche’ I neutroni prodotti dalla fissione non sono sufficentemente energetici. L’U238 viene detto quindi fissionabile e non fissile.
Il Pu239 e’ anche fissile. mentre il Pu240 e’ fissile ma ha una fissione spontanea troppo alta. Perciò i nuclei che vengono usati in una bomba nucleare sono prevalentemente U235 e Pu239.