Quali sono le somiglianze tra fissione nucleare e fusione?

Gli Stati Uniti costruirono per la prima volta un reattore nucleare a fissione nel 1942 e usarono le prime bombe a fissione nel 1945. È stato nel 1952 che il governo degli Stati Uniti ha testato la prima bomba a fusione, ma i reattori a fusione, a partire da maggio 2011, sono ancora poco pratici. Nonostante i diversi approcci alla produzione di energia seguiti dagli scienziati della fusione e della fissione, i processi condividono alcune caratteristiche comuni.

Sia la fusione nucleare che la fissione nucleare utilizzano l'energia immagazzinata nelle particelle atomiche nel processo di produzione di energia. Un atomo è costituito da un nucleo centrale e da elettroni che si muovono all'esterno del nucleo. Tutti gli elementi hanno particelle di protoni nel nucleo e gli elettroni, che sono particelle molto più piccole, all'esterno. Tutti gli elementi tranne l'idrogeno contengono particelle note come neutroni nel nucleo, che hanno all'incirca la stessa massa dei protoni.

Queste particelle usano la carica elettrica e altre forze per restare unite come un atomo, a meno che non venga introdotta energia da un altro sorgente, nel qual caso gli atomi possono disgregarsi, nel caso della fissione nucleare, o unirsi, nel caso della fusione nucleare. Quando un atomo cambia se stesso durante una reazione nucleare, rilascia l'energia che prima usava per tenere insieme le particelle o tenerle separate.

Sia la fissione che la fusione sono processi che mirano a produrre energia, che le centrali elettriche possono poi trasformare in energia elettrica per alimentare case e aziende. È l'energia che l'atomo rilascia mentre cambia in una forma diversa che le centrali elettriche raccolgono. A partire da maggio 2011, l'efficienza energetica delle reazioni di fusione, che richiedono una grande quantità di energia iniziale per avviare la reazione, non è sufficiente per renderla un'opzione praticabile per la produzione di energia.

Sia le reazioni di fusione che quelle di fissione sono adatte alla fabbricazione di bombe nucleari. Le bombe atomiche della seconda guerra mondiale erano bombe a fissione, sebbene la bomba a fusione, nota anche come bomba all'idrogeno, sia stata testata solo un decennio o due dopo.

Sia la fissione che la fusione possono avvenire naturalmente. Il sole, fonte di calore e di energia luminosa per il pianeta, sprigiona energia prodotta da reazioni di fusione tra elementi leggeri come l'idrogeno e l'elio. Questo è possibile solo perché il nucleo del sole ha alte temperature e alte pressioni, che forniscono l'energia di avvio per la reazione di fusione. Le reazioni di fissione non avvengono naturalmente al giorno d'oggi, ma secondo il Lawrence Berkeley National Laboratory dell'Università della California, circa 2 miliardi di anni fa, un luogo in quella che oggi è l'Africa occidentale era il sito di una fissione naturale reattore.