La pila atomica consiste in un generatore di energia, detta anche reattore nucleare.
La pila è composta da blocchi di uranio, composti a reticolo, o in alternativa è composta da sbarre di uranio, che vengono immersi in un mezzo che rallenta i neutroni (e che prende il nome di moderatore) l quale è circondato dal riflettore, un materiale che difende i neutroni. Infine, tutto questo complesso è inserito in uno schermo di grande spessore che protegge chi lavora vicino alla pila atomica.
Il moderatore nel quale sono immerse le sbarre di controllo e sicurezza può esser di diversa profondità.
La differenza fra la bomba atomica e la pila atomica sta nella differente velocità con la quale l’energia prodotta dalla fissione nucleare di una quantità di uranio viene liberata.
In entrambe avviene che un neutrone urta contro un atomo di uranio 235. Questo atomo si spacca e libera una certa quantità di energia e qualche neutrone, i quali a loro volta colpiscono altri atomi, creando una distruttiva reazione a catena.
Infatti nella bomba l’energia viene contemporaneamente liberata nell’arco di un secondo, e proprio questo spiega i suoi effetti utenti e disastrosi. Invece nella pila atomica la reazione nucleare risulta essere molto più rallentata, e così l’energia viene rilasciata in un arco di tempo minore.
Bisogna comunque tenere conto del fatto che alcuni neutroni vanno perduti perché fuggono o perché attrattati da atomi che non vanno incontro alla spaccatura.
Se cresce sempre di più, ad ogni attimo della reazione a catena, la differenza fra i neutroni persi e quelli prodotti, la reazione diventa quella di una bomba.
Al contrario, se la differenza fra i neutroni persi e quelli prodotti diminuisce sempre di più, la reazione si spegne.
Nel caso in cui il numero di neutroni persi e quelli prodotti rimane costante, abbiamo una pila nucleare la quale, infatti, continua a produrre energia in modo costante. Per aiutare la regolazione del numero di neutroni, di solito si mettono o tolgono dall’uranio alcune barre di materiali che assorbono neutroni, come boro o cadmio.

L’invenzione della pila atomica

Enrico Fermi nel 1934, a Roma, scoprì che quando si bombardava l’atomo di uranio con dei neutroni, si venivano a formare dei nuovi atomi dotati di radioattività.
La scoperta di Fermi venne verificata negli anni a venire da tanti laboratori. Enrico Fermi per le sue ricerche ottenne anche il Premio Nobel e nel gennaio del 1939, per sfuggire alle persecuzioni razziali nei confronti della moglie, si spostò negli Stati Uniti. Qui continuò le sue ricerche, e non solo lui. Nel gennaio del 1939, quando Fermi era appena partito per gli Stati Uniti, una rivista tedesca pubblicò un articolo di Hahn e Strassman il quale indicava che, quando si bombardava l’uranio con neutroni, venivano a formarsi due nuclei più piccoli e si assisteva alla liberazione di energia.
Due scienziati svedesi, qualche giorno dopo, chiamarono fissione del nucleo di uranio quella quantità di energia liberata e si resero conto che essa era 100 milioni di volte maggiore dell’energia creata dalla combustione di un peso identico di idrogeno. Parlandone fra loro e con Bohr, altro scienziato, la voce arrivò a Fermi negli Stati Uniti.
Il 24 febbraio del 1939 Fermi cominciò ad intuire la possibilità della reazione a catena, cioè della fissione del nucleo di uranio che libera altri neutroni i quali scompongono altri nuclei di uranio, senza arrivare alla fine.
Altri 2 scienziati, il 3 marzo, dimostrarono che la catena poteva essere controllata e regolata per ottenere energia.
Fu ad agosto del 1939 che ci si rese conto che l’energia ricavata dalla fissione non era utile solamente ai fini commerciali, ma anche ai fini bellici. I tedeschi avevano a disposizione tutte le conoscenze per costruire una bomba atomica.
Il governo americano, mentre in Europa imperversava già la Seconda Guerra Mondiale, finanziò la grande ricerca scientifica per studiare il potenziale militare della fissione nucleare, procurandosi scienziati, uranio e tutto quello che serviva allo scopo. Nel gennaio del 1941, si scoprì che il plutonio poteva essere adatto per costruire la bomba più letale: l’atomica.