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inario sim- biotic - - ' a bianca e da una gigan che orbitano l'una attorno all'al nana, con la sua gravità molto " a, sta sottraendo gli Diversi anni-fave erto un nuovo tipo di stelle strati più esterni della gigante. Il gas asportato forma un disco di accresci- che emettono raggi t energia insolitamente bassa. mento intorno alla nana e finisce depositarsi sulla sua superficie, d Si ritiene ora che queste sorgenti cosiddette supermolli può innescare la fusione nucleare e nerare una notevole quantità di raggi siano nane bianche che «divorano» le loro compagne stellari tassa energia. e poi, in molti casi, esplodono in dagli anni trenta si sa che le stelle ordinarie splendono a causa della fusione nucleare che avviene al loro interno. Nel nucleo del Sole, per esempio, 600 milioni di tonnellate di idrogeno subiscono fusione ogni secondo trasformandosi in elio. Questo processo libera energia sotto forma di raggi X e gamma, che lentamente si fanno strada verso l'esterno attraverso gli spessi strati di gas. Nel momento in cui la radiazione raggiunge la superficie della stella, ha perduto energia fino a ridursi a luce visibile. Recentemente, però, si è scoperta una nuova classe di stelle nelle quali la fusione nucleare avviene non nell'interno, ma in strati situati appena al di sotto della superficie. Queste stelle appaiono come nane bianche - astri molto densi che hanno ormai esaurito il combustibile nucleare - in orbita intorno a stelle ordinarie. Le nane sottraggono idrogeno alle compagne, lo accumulano sulla propria superficie e possono così riprendere il processo di fusione. Ciò che ne risulta è un torrente di raggi X con un intervallo di lunghezze d'onda caratteristicamente «molli»; queste stelle sono chiamate sorgenti brillanti di raggi X supermolli. Via via che la nana acquista massa, finisce per diventare instabile: a questo punto può collassare in una stella di neutroni ancora più densa oppure esplodere. Si è a lungo congetturato che la distruzione di queste nane bianche sia la causa di un tipo di esplosioni di supernova, chiamato la. Con la scoperta delle sorgenti supermolli, gli osservato- ri hanno identificato per la prima volta una classe di sistemi stellari che può esplodere in questo modo. Le supernove di tipo la hanno acquisito importanza come «candele standard» brillanti per la misurazione delle distanze di galassie lontane, e quindi anche della velocità dell'e- spansione dell'universo. Gran parte delle incertezze rimanenti nelle stime dell'età e della velo- cità di espansione cosmica è legata all'ignoranza sull'origine di queste supernove; le sorgenti supermolli potrebbero essere questo «anello mancante». La storia delle sorgenti supermolli iniziò con il lancio del satellite tedesco per raggi X RO- SAT, avvenuto nel 1990. Questo osservatorio orbitante eseguì la prima ricognizione completa del cielo nella regione dei raggi X molli, una forma di radiazione elettromagnetica che oc- cupa la parte dello spettro compresa fra la radiazione ultravioletta e i più noti raggi X «duri». I raggi X molli hanno lunghezze d'onda da 50 a 1000 volte più brevi di quelle della luce visibile, e questo significa che l'energia dei loro fotoni (l'unità in cui gli astronomi del nostro set- tore preferiscono pensare) è compresa fra 0,09 e 2,5 keV (migliaia di elettronvolt). I raggi X duri hanno energie che arrivano fino ad alcune centinaia di keV. Con l'eccezione dell'Einstein Observatory, un satellite orbitante della NASA, che copriva l'intervallo di energie fra 0,2 e 4,0 keV, le precedenti sonde si erano concentrate sui raggi X duri. Quasi immediatamente il gruppo di ROSAT, guidato da Joachim Triimper del Max-Planck- Institut per la fisica extraterrestre, notò alcuni oggetti peculiari durante le osservazioni della Grande Nube di Magellano, una piccola galassia satellite della Via Lattea. Questi oggetti emettevano raggi X in quantità prodigiose - pari a 5000-20 000 volte l'emissione energetica totale del Sole - ma con una distribuzione spettrale inattesa. Le sorgenti brillanti di raggi X in genere 41 LE SCIENZE 368/ a pri I e 1999 LUNGHEZZA D'ONDA (NANOMETRI) emettono radiazione dura, con energie di picco contenute ottanta, quando si individuarono stelle deboli che coincide- Alcuni partecipanti alla conferenza, fra i quali Jonathan 2,50 1,25 0,83 0,62 0,50 nell'intervallo tra 1 e 20 keV, che è prodotta da gas a tem- vano con la posizione di entrambe le sorgenti. La lumino- E. Grindlay della Harvard University, proposero che le SORGENTI DI RAGGI X SUPERMOLLI perature di 10-100 milioni di kelvin. Queste sorgenti di rag- sità delle due stelle oscillava, indicando senza possibilità di sorgenti fossero nane bianche che emettevano raggi X in gi X duri rappresentano stelle di neutroni e buchi neri che dubbio che appartenevano a un sistema binario, nel quale seguito alla caduta di gas sulla loro superficie, proprio co- SPETTRO IPOTIZZATO stanno divorando le loro stelle compagne (si veda l'articolo due astri orbitano l'uno intorno all'altro. Nel 1988 un pro- me le sorgenti di raggi X duri derivano dall'accumulo di DELLA Binarie a raggi X di Edward P. J. van den Heuvel e Jan van gramma osservativo internazionale coordinato da Alan P. materia su una stella di neutroni o su un buco nero. Altri, SORGENTE EFFICIENZA Paradijs in «Le Scienze» n. 305, gennaio 1994). Ma gli Smale dello University College di Londra scoprì che la lumi- fra cui Triimper, i suoi colleghi Jochen Greiner e Giinther DEL RIVELATORE spettri meno energetici delle nuove stelle - i cui fotoni ave- nosità di CAL 83 variava con un periodo molto breve, di Hasinger e, indipendentemente, Nikolaos D. Kylafis e Ki- vano energie pari a un centesimo di quelle delle altre sor- poco più di un giorno. Un progetto analogo diretto da Tim riaki M. Xilouris dell'Università di Creta, proposero che le \\ genti brillanti di raggi X - implicavano temperature di alcu- Naylor della Keele University in Inghilterra permise di rica- sorgenti fossero stelle di neutroni che in qualche modo ave- SPETTRO ne centinaia di migliaia di kelvin solamente. In una rappre- vare un periodo di 11 ore per CAL 87. Queste stelle compa- vano accumulato una coltre gassosa dello spessore di circa RIVELATO sentazione a colori questi oggetti appaiono rossi, mentre le gne visibili sarebbero il combustibile dei supposti buchi ne- 10 000 chilometri. In ciascun caso la fonte di energia, in sorgenti classiche di raggi X duri sono mostrate in blu (si ri. Assumendo che non siano state ancora depauperate ec- ultima analisi, sarebbe gravitazionale. La gravità attrarreb- veda l'illustrazione qui sotto a sinistra). cessivamente, le varie misurazioni indicano che la loro mas- be materia verso la nana o la stella di neutroni, e l'energia SORGENTE DI RAGGI X DURI La ragione per cui le sorgenti supermolli non erano state sa dovrebbe essere compresa fra 1,2 e 2,5 masse solari. del moto sarebbe convertita in calore e radiazione nel cor- EFFICIENZA \ 0"/ GP'9\ riconosciute in precedenza come una classe separata di Ma le osservazioni di ROSAT improvvisamente resero so delle collisioni con la superficie stellare o entro il gas. DEL RIVELATORE SPETTRO stelle è che i primi rivelatori di raggi X erano meno sensibi- molto improbabile questa spiegazione: le sorgenti erano Entrambi i modelli sembravano meritare uno studio ap- ASSORBIMENTO, IPOTIZZATO li alle basse energie. In effetti, dopo le osservazioni di RO- assai più fredde di qualsiasi sistema conosciuto contenente profondito, e due di noi (van den Heuvel e Rappaport), in DINETLE GRSATSE L- ' DELLA SAT, il gruppo di ricerca riesaminò i propri archivi e si rese un buco nero. Inoltre, partendo da luminosità e temperatu- collaborazione con Dipankar Bhattacharya del Raman Re- SORGENTE LARE conto che due delle sorgenti erano state scoperte 10 anni ra era possibile risalire alla loro dimensione. Ciascuna area search Institute di Bangalore (India), furono così fortunati \ SPETTRO prima da Knox S. Long e colleghi del Columbia University unitaria di una stella irradia una quantità di energia pro- da poter dare immediatamente il via agli studi. La confe- RIVELATO Astrophysics Laboratory (CAL), utilizzando l'Einstein Ob- porzionale alla quarta potenza della temperatura; dividen- renza faceva parte di un workshop semestrale organizzato servatory. Queste sorgenti, denominate CAL 83 e CAL 87, do per questa energia l'emissione totale della stella, è facile a Santa Barbara, dove diverse decine di scienziati di vari non erano state classificate come distinte dalle altre sorgen- calcolarne l'area superficiale e, assumendo che sia sferica, paesi avevano la possibilità di lavorare insieme su problemi 0:5 1:0 1:5 2:0 2,5 ti ad alta intensità della Grande Nube di Magellano, sebbe- il diametro. Si è visto così che CAL 83, CAL 87 e le altre relativi alle stelle di neutroni. ENERGIA (CHILOELETTRONVOLT) ne il gruppo della Columbia University avesse rimarcato la sorgenti della Grande Nube di Magellano hanno ciascuna Divenne presto chiaro che nessuno dei due modelli fun- Le sorgenti di raggi X duri e molli si distinguono per i loro spet- peculiarità del loro spettro. un diametro compreso fra 10 000 e 20 000 chilometri, os- zionava. Le sorgenti di raggi X supermolli emettono circa tri, misurati dall'osservatorio orbitante ROSAT. Una tipica sor- sia la dimensione di una nana bianca; sono perciò da 500 a la stessa quantità di energia delle più luminose fra le stelle gente di raggi X supermolli (in alto) emette radiazione di scarsa Modelli in competizione 1000 volte più grandi di una stella di neutroni o dell'«oriz- di neutroni in accrescimento che si trovano in sistemi bina- energia, indicativa di una temperatura relativamente bassa, in- zonte» che delimita un buco nero di massa stellare. Quan- ri. Tuttavia le collisioni fra il gas e le stelle di neutroni sono torno a 300 000 gradi Celsius. Una tipica sorgente di raggi X du- All'epoca, Anne P. Cowley e collaboratori della Arizona do Triimper descrisse per la prima volta le sorgenti di raggi da 500 a 1000 volte più violente dello stesso processo sulle ri (in basso) è 100 volte più calda e quindi emette radiazione di State University ipotizzarono che CAL 83 e 87 fossero bu- X supermolli a una conferenza tenuta presso il Santa Bar- nane bianche, perché la gravità alla superficie di una stella energia superiore. In ambo i casi, lo spettro intrinseco della sor- chi neri in accrescimento, i cui spettri mostrano spesso rag- bara Institute for Theoretical Physics nel gennaio 1991, di neutroni è notevolmente maggiore. (A parità di massa, gente (curve in rosso) è distorto dalla risposta del rivelatore (cur- gi X di frequenza meno elevata di quelli delle stelle di neu- molti fra il pubblico eseguirono rapidamente questo calco- l'energia gravitazionale è inversamente proporzionale al ve in grigio) e dall'assorbimento da parte del gas interstellare. troni. Questa proposta parve ricevere conferma negli anni lo sul proverbiale retro di una busta. raggio di un corpo.) Così, per riuscire a eguagliare l'emis- SOLE • VEL( )l FUGA 600 NANA BIANCA VELOCITÀ DI 6000 KM/s • VELOCITÀ DL FUGA .1 onno KM/S NANA BIANCA STELLA DI NEU- TRONI VELOCITÀ DI FUGA 11 KM/S /1 20 KM TERRA 13 000 KM Questa immagine a falsi colori nei raggi X (a sinistra) raffigu- mentre le sorgenti di raggi X duri sono blu. CAL 87, una sor- Le stelle compatte hanno velocità di fuga enormi. In una tipi- be al momento dell'impatto. Le stelle più dense, come una ra una minigalassia vicina, la Grande Nube di Magellano. Il gente di raggi X supermolli, appare verde perché una nube di ca nana bianca (a sinistra) una massa equivalente a quella del stella di neutroni con la massa del Sole (al centro), hanno una rosso denota radiazione di energia più bassa (o, cosa equiva- idrogeno a distanza intermedia ne altera l'emissione. (Alcuni Sole risulta compressa in un volume pari a quello di un piane- presa ancora più forte. L'oggetto più denso possibile, un buco lente, di maggiore lunghezza d'onda); il blu indica un'energia dei punti rossi sono in realtà stelle di tipo solare in primo pia- ta di tipo terrestre; per vincerne la gravità, un oggetto deve nero, è definito da una superficie denominata «orizzonte degli più elevata (ovvero lunghezza d'onda minore). Le sorgenti di no.) L'immagine nei raggi X è assai diversa da una fotografia muoversi a circa 6000 chilometri al secondo. Questa è anche eventi». La velocità di fuga da questa superficie è pari a quella raggi X supermolli spiccano come pallini rossi o arancioni, ordinaria della stessa area (a destra). la velocità che un corpo in caduta verso la nana bianca avreb- della luce (a destra). 42 LE SCIENZE 368/ aprile 1999 LE SCIENZE 368/ aprile 1999 43 no un improvviso aumento di circa 10 000 volte della lumi- solare, questa soglia è pari a 0,03 masse terrestri all'anno. nosità di una stella, ma non la distruggono. Le esplosioni di Nelle simulazioni, la fusione genera esattamente la stessa 16,5 nova si verificano sempre in sistemi binari stretti composti luminosità nei raggi X molli che si rileva all'osservazione. da una nana bianca e una stella di tipo solare. Fino alla sco- Se la velocità di accumulo è ancora più elevata - superio- perta delle sorgenti di raggi X supermolli, erano gli unici re a 0,12 masse terrestri all'anno - il gas in caduta non si esempi di binarie strette conosciute (si veda l'articolo Nasci- deposita sulla superficie, ma forma invece un involucro ta e morte della nova V1974 Cygni di Sumner Starrfield e esteso intorno alla nana bianca. La combustione prosegue Steven N. Shore in «Le Scienze» n. 319, marzo 1995). stabilmente sulla superficie, ma lo spesso involucro degra- Da oltre un decennio Nomoto e altri stavano tentando da i raggi X emessi in radiazione ultravioletta e visibile. di perfezionare le simulazioni pionieristiche realizzate da Recenti calcoli hanno mostrato che questa radiazione è co- Bohdan Paczyriski e Anna Z ytkow, allora entrambi al sì intensa da esercitare una pressione diretta verso l'esterno Centro astronomico Nicolaus Copernicus di Varsavia. Se- sul gas dell'involucro, facendo sì che una parte di esso si al- 24 OTT. 13 DIC. 1 FEB. 23 MAR. 24 OTT. 13 DIC. 1 FEB. 23 MAR. condo queste analisi, l'idrogeno che si accumula sulla su- lontani dalla nana bianca in un vento stellare. 1994 1994 1995 1995 1994 1994 1995 1995 perficie di una stella nana può effettivamente subire com- Se la velocità di accrescimento si mantiene intorno a 0,12 L'emissione intermittente della sorgente di raggi X supermolli trova al confine fra una sorgente pura di raggi X supermolli bustione, in base a modalità che dipendono dalla velocità masse terrestri all'anno, il sistema può oscillare tra fasi di RXJ0513.9-6951 indica che essa oscilla fra due diversi modi (che emetterebbe solo raggi X) e una nana bianca circondata di accrescimento. Se questa è sufficientemente bassa - infe- emissione di raggi X e altre in cui produce luce visibile. Pro- di comportamento. Quando è brillante nel visibile (a sinistra), da gas denso (che emetterebbe solo luce visibile). Lievi fluttua- riore a 0,003 masse terrestri all'anno - la fusione è spasmo- prio questo tipo di comportamento è stato osservato nella la sua emissione di raggi X è scarsa (a destra) e viceversa. (I zioni della velocità di accumulo di gas fanno passare la stella dica. L'idrogeno depositato rimane inerte, spesso per mi- sorgente di raggi X supermolli RXJ0513.9-6951, scoperta conteggi più bassi di raggi X sono limiti superiori.) La stella si da un comportamento all'altro. gliaia di anni, fino a che la massa accumulata supera un da Stefan G. Schaeidt del Max-Planck-Institut. Essa emette valore critico, e a quel punto la fusione si innesca alla base raggi X per settimane di seguito, ma con intervalli di diversi dello strato di gas. L'esplosione termonucleare che ne con- mesi fra un episodio e l'altro. Questa emissione intermitten- sione di una stella di neutroni, una stella nana dovrebbe in- scompaia nel buco. D'altra parte l'accumulo su una nana segue è visibile in forma di nova. te incuriosì gli astronomi fino al 1996, quando Karen A. ghiottire materia a una velocità 500-1000 volte superiore. bianca, che ha una gravità relativamente debole, libera solo Se la velocità di accrescimento è leggermente più elevata, Southwell e colleghi dell'Università di Oxford notarono che Ma se il flusso di accrescimento fosse così frenetico - equi- lo 0,01 dell'energia contenuta nella materia. la fusione è ciclica ma non esplosiva. Via via che l'accumu- anche la controparte visibile della sorgente oscillava. Quan- valente a diverse masse terrestri all'anno - la materia in ca- Pertanto sulle nane bianche la fusione nucleare è poten- lo è più rapido, gli intervalli fra cicli di combustione si fan- do la stella visibile è debole, la sorgente di raggi X è lumino- duta sarebbe tanto densa da assorbire totalmente i raggi X. zialmente più energetica dell'accrescimento. Se l'idrogeno no più brevi, e al di sopra di un certo valore soglia la com- sa e viceversa (si veda l'illustrazione in alto nella pagina a Anche la seconda possibilità - stelle di neutroni con in- si accumulasse sulla superficie di una nana bianca e in bustione diventa stabile. Per le nane bianche di una massa fronte). Il sistema mostra anche due getti di materia che volucro gassoso - incorreva in svariati problemi. Un'enor- qualche modo cominciasse a «bruciare» (vale a dire, a su- me coltre di gas (enorme, beninteso, rispetto al raggio di bire fusione), in un anno basterebbero solo 0,03 masse ter- 10 chilometri di una stella di neutroni) sarebbe instabile; restri di gas per generare la luminosità osservata nei raggi 2 3 4 Sa 6 collasserebbe o verrebbe soffiata via in non più di qualche X molli. E a causa della minore densità della materia in ca- minuto. E invece CAL 83 e CAL 87 splendono da almeno duta, la radiazione potrebbe sfuggire senza difficoltà. un decennio. Anzi, la nebulosa di gas interstellare ionizza- La combustione nucleare stabile della materia in caduta to che circonda CAL 83 deve senza dubbio avere impiega- spiegherebbe la paradossale luminosità delle sorgenti di to molte decine di migliaia di anni per formarsi. raggi X supermolli. Ma un simile fenomeno è davvero possibile? A questo punto ci capitò un colpo di fortuna. Pro- Energia nucleare prio mentre discutevamo il problema, giunse a Santa Barba- ra Ken'ichi Nomoto dell'Università di Tokyo, il quale aveva Una coppia Una esaurisce L'orbita si restringe; La gigante espelle La nana sottrae gas La nana raggiunge coDmoppreon sdeetmtimmaon ec hdei vdii sèc uusnsaio dnief fee rveanlzuata fzoionndea mdie nmtaoldee fllria, gdieàr ete unnta atolt droi rfiesnpoomndeenreo ,a qlluae sltleos sdae dlloem easpndloas pioenr ic domi nporevna-: dbir ustceilale i dorrod gineanroie inl uccolmeabrues eti bdiilvee nta alav vgiilguapnptae ge ldi isvtreantit ae sutne ran i aeldl ae cmoemttpea gna elad m easspslao dcreitica l'accumulo di materia su stelle di neutroni o buchi neri e lampi molto meno energetici delle supernove, che provoca- nel nucleo una gigante rossa la compagna nana bianca raggi X molli quello sulle nane bianche. Il primo fenomeno genera molta più energia della fusione nucleare della stessa quantità di idrogeno, mentre il secondo ne produce molta di meno. Dell'energia contenuta nella massa (la famosa equazione di Einstein E = mc2), la fusione libera lo 0,7 per cento. L'accumulo di materia su una stella di neutroni, tuttavia, libera oltre il 10 per cento dell'energia; quello su un buco nero con- verte fino al 46 per cento della materia prima che questa Il ciclo vitale di una sorgente di raggi X supermolli (sequenza in alto) comincia con un sistema binario in cui le due stelle hanno massa molto diversa e termina con un'esplosione di supernova di tipo la. La fase di emissione di raggi X supermolli può assu- mere una di tre forme, a seconda della natura della compagna. Se questa è una stella ordinaria in orbita stretta, può estendersi oltre il lobo di Roche e cedere il controllo dei propri strati esterni alla nana bianca. Questo caso è mostrato nell'immagine Sa. Nel diagramma in basso si vedono le alternative. Se la compagna è una gigante rossa di dimensioni abbastanza grandi, anch'essa fuoriesce dal proprio lobo di Roche (56). Infine, se è una gigante rossa più piccola o posta su un'orbita relativamente grande, può alimentare una sorgente di raggi X supermolli con il suo intenso vento stellare (Sc). Non tutte le sorgenti di raggi X supermolli danno origine a esplosioni, ma il numero di queste ultime basta per spiegare la frequenza osservata di supernove. 44 LE SCIENZE 368/ aprile 1999 LE SCIENZE 368/ a pri le 1999 45 O 0,3 nane bianche in orbite strette (con pe- COMBUSTIONE COSTA RMAZIONE riodi inferiori a pochi giorni) intorno "E DE IV IENNVTOOL USTCERLOL AGRAESSOSO a una stella compagna la cui massa originaria era di 1,2-2,5 masse solari. cc COMBUSTIONE COSTANTE In effetti, CAL 83 e 87 sono esatta- . ORGENTI DI RAGGI X PERMOLL1) mente sistemi di questo tipo. Dal 0,03 1992 sono stati misurati i periodi or- 2 bitali di altre quattro sorgenti di raggi O X supermolli, e tutti sono risultati pa- COMBUSTIONE CICLICA NON ESPLOSIV ri a pochi giorni. Questa spiegazione Lì' potrebbe applicarsi anche a una classe cc di sistemi binari che producono lampi o<0,003 simili a nove, le stelle V Sagittae, le o cui oscillazioni di luminosità lasciano COMBUSTIONE CICLICA o ESPLOSIVA (NOVE) perplessi gli astronomi fin dall'inizio 9 del secolo. Lo scorso anno, Joseph u>J Patterson della Columbia University e 06 0,8 1,0 1,2 14 MASSA DELLA NANA BIANCA (MASSE SOLARI) collaboratori e, indipendentemente, Joao E. Steiner e Marcos P. Diaz del Il tipo di fusione nucleare sulla superficie di una nana bianca dipende dalla sua mas- Laboratorio nazionale di astrofisica a sa (asse delle ascisse) e dalla velocità con la quale sottrae materia alla stella compa- Itajubà, in Brasile, hanno dimostrato gna (asse delle ordinate). Se la velocità di accrescimento è abbastanza bassa, la fu- che il prototipo di questa classe ha sione (che gli astronomi chiamano, bizzarramente, «combustione») avviene a impul- massa e periodo orbitale appropriati. si, in maniera relativamente tranquilla o esplosiva. Altrimenti il processo è continuo. Vi è un altro gruppo di sistemi stel- Questa illustrazione mostra come fenomeni che un tempo si ritenevano distinti - co- lari che possono dare origine a sorgen- me le stelle nove e le sorgenti di raggi X supermolli - siano strettamente correlati. ti di raggi X supermolli: le cosiddette binarie simbiotiche, nelle quali la nana bianca descrive un'ampia orbita intor- fluiscono in direzioni opposte a una nana bianca; in questo caso la conser- no a una gigante rossa. Quest'ultima è velocità stimata di 4000-6000 chilo- vazione del momento angolare fa sì una donatrice consenziente: ha una metri al secondo. Questi getti sono co- che l'orbita si restringa in conseguenza gravità superficiale relativamente de- muni nei casi in cui un disco di accre- del trasferimento di massa. Le due stel- bole e perde già grandi quantità di scimento scarica sulla stella più mate- le si avvicinano al punto da dare inizio materia, portata via dagli intensi venti ria di quanta questa possa assorbire. a un «tiro alla fune» gravitazionale: la stellari. Nel 1994 uno di noi (Kahab- L'eccesso viene proiettato in direzione materia della compagna contenuta en- ka), Hasinger e Wolfgang Pietsch del perpendicolare al disco, dove non vi è tro un certo volume, detto lobo di Ro- Max-Planck-Institut hanno scoperto materia in arrivo che possa bloccarlo. che, rimane sotto il controllo gravita- una binaria simbiotica che emette rag- Si ritiene che la velocità del flusso ver- zionale della compagna stessa, mentre gi X supermolli nella Piccola Nube di so l'esterno sia approssimativamente quella situata esternamente viene Magellano, un'altra galassia satellite uguale alla velocità di fuga dalla su- «conquistata» dalla nana. Perversa- della Via Lattea. Da allora sono state perficie della stella. In RXJ0513.9- mente, è la stella donatrice stessa che rivelate altre sei di queste sorgenti. 6951 tale velocità (calcolata) è quasi favorisce la propria distruzione. Men- Alcune sorgenti di raggi X super- uguale alla velocità di fuga da una na- tre essa perde massa alla superficie, la molli sono più difficili da riconoscere na bianca, il che fornisce un'ulteriore quantità di energia generata dalla fu- perché la loro velocità di accrescimen- conferma dell'identità delle sorgenti di sione nel nucleo rimane in gran parte to varia nel tempo. Una sorgente si- raggi X supermol I i . invariata: il continuo riscaldamento tuata nella nostra galassia alterna dal basso esercita una pressione sugli emissioni nei raggi X e nel visibile in A fuoco basso strati esterni che tende a mantenere la un ciclo di circa 40 anni, come dimo- forma iniziale della stella e in effetti strano le immagini negli archivi di la- Non tutti i sistemi binari possono reintegra la materia perduta a vantag- stre fotografiche. Alcuni oggetti, co- fornire materia alla velocità richiesta gio della nana. La situazione si stabiliz- me la Nova Muscae 1983 e la Nova per generare una sorgente di raggi X za solo quando gli effetti della perdita Cygni 1992, combinano esplosioni di supermolli. Se la stella compagna è di massa sono risentiti dal nucleo stes- nova con l'emissione di raggi X su- meno massiccia della nana bianca, co- so. Se la stella in origine aveva una permolli, comportamento che può es- me si osserva tipicamente nei sistemi massa di due unità solari, il ritorno al- sere spiegato da periodi, della durata in cui si forma una nova, il tasso più l'equilibrio - e la cessazione dell'emis- di vari anni, di combustione «tran- elevato a cui la materia può fluire versione di raggi X supermolli - richiede quilla» fra un'eruzione e l'altra. so la nana è 0,0003 masse terrestri al- diversi milioni di anni. A questo punto l'anno. Questo limite è una conse- la stella si è ormai ridotta a un quinto semi delle supernove guenza della legge di conservazione della massa iniziale ed è diventata il del momento angolare orbitale. Via membro più piccolo del sistema. Il tas- Le masse calcolate per le stelle com- via che la piccola compagna perde so di accumulo medio sulla nana bian- pagne nelle sorgenti di raggi X super- massa, la sua orbita si allarga e la ve- ca durante questo processo è di circa molli a breve periodo implicano che si locità di flusso si stabilizza. 0,04 masse terrestri all'anno. tratti di sistemi relativamente giovani Un tasso di accumulo di materia più In base a questo ragionamento, nel (rispetto alla nostra galassia). Le stelle elevato si può avere solo se la stella 1991 abbiamo proposto che molte di massa pari a quella ipotizzata vivo- «donatrice» ha massa maggiore della sorgenti di raggi X supermolli fossero no al più qualche miliardo di anni e 46 LE SCIENZE 368/ aprile 1999 sono sempre situate sul piano centrale che di carbonio. Lo spettro di una di delle esplosioni di supernova. Questa della Galassia o nei suoi pressi, ossia queste supernove è totalmente privo di corrispondenza fa delle sorgenti bina- nelle regioni con maggiore concentra- idrogeno o di elio, uno dei fattori che rie brillanti di raggi X supermolli la zione di stelle giovani. Purtroppo que- lo distinguono da quello degli altri tipi prima classe di oggetti identificati con sto significa anche che si trovano nelle di supernove (Ib, Ic e II), che probabil- certezza per cui ci si possa attendere zone dove più dense sono le nubi in- mente sono il risultato dell'implosione realisticamente una fine come super- terstellari, che bloccano i raggi X mol- e della successiva esplosione di stelle nove di tipo la. li. Per questa ragione, la popolazione di grande massa (si veda l'articolo Su- Questa nuova conclusione potrebbe osservata è solo la punta dell'iceberg. pernove ricche di elio di J. Craig migliorare la precisione delle misure Estrapolando il numero noto di sor- Wheeler e Robert P. Harkness in «Le cosmologiche che si basano su queste genti, abbiamo stimato che il loro to- Scienze» n. 233, gennaio 1988). Si ri- supernove per ricavare le distanze di tale nella nostra galassia in ogni dato tiene che le supernove di tipo la siano galassie remote (si veda l'articolo li momento debba essere di diverse mi- una delle principali fonti di ferro ed mistero delle supernove lontane di gliaia. Ogni 1000 anni circa ne nasco- elementi correlati nell'universo; in me- Craig J. Hogan, Robert P. Kirshner e no di nuove, mentre altre muoiono. dia, in una galassia come la Via Lat- Nicholas B. Suntzeff in «Le Scienze» Che cosa accade quando esse giun- tea, se ne verificano 4 ogni 1000 anni. n. 367, marzo 1999). Lievi variazioni gono alla loro fine? La fusione della Prima che venissero scoperte le sor- di luminosità possono tradursi in no- materia ricevuta dalla compagna evi- genti di raggi X supermolli, gli astro- tevoli differenze nelle conclusioni che dentemente fa sì che la nana bianca au- nomi non conoscevano con certezza riguardano l'origine e il destino dell'u- menti la propria massa. Può così arri- l'esatta sequenza di eventi che culmi- niverso. I cosmologi sono sempre vare al limite di Chandrasekhar, di cir- na in un'esplosione di tipo la. Le spie- preoccupati che piccoli errori sistema- ca 1,4 masse solari, che è il valore più gazioni più accettate chiamavano in tici - dovuti per esempio a una incom- elevato possibile per una nana bianca, causa certe stelle simbiotiche - in par- pleta conoscenza delle stelle che esplo- oltre il quale le forze quantistiche che ticolare le rare nove ricorrenti - o la dono come supernove - possano simu- mantengono la coesione della nana fusione di due nane bianche ricche di lare variazioni reali. Le implicazioni vengono meno. A seconda della com- carbonio. Ma questo secondo mecca- cosmologiche dell'osservazione di sor- posizione e della massa iniziale della nismo viene oggi messo in discussio- genti di raggi X supermolli, tuttavia, nana, vi sono due possibilità: il collas- ne, dato che non è mai stato osservato devono ancora essere approfondite. so in una stella di neutroni o la distru- alcun sistema composto da due nane Quando queste sorgenti furono indi- zione in una deflagrazione nucleare. Le aventi la massa e il periodo orbitale viduate per la prima volta, nessuno nane che hanno scarse quantità di car- necessari, e recenti calcoli eseguiti da prevedeva che le ricerche da esse ispi- bonio o superano le 1,1 masse solari Nomoto e dal suo collega Hadeyuki rate avrebbero finito per unificare un subiscono collasso. Diversi teorici - Saio hanno dimostrato che una simile numero così grande di fenomeni in Ramón Canal e Javier Labay dell'Uni- fusione non sarebbe comunque abba- una singola teoria coerente. Ora è versità di Barcellona, Jordi Isern dell'I- stanza violenta da produrre un'esplo- chiaro che ciò che un tempo appariva stituto di studi spaziali della Catalo- sione termonucleare. Le sorgenti di come un assembramento sconcertante gna, Stan E. Woosley e Frank Timmes raggi X supermolli e altre stelle nane di stelle variabili, nove e supernove dell'Università della California a Santa in cui la combustione si verifica in su- non è altro che un insieme di varianti Cruz, Hitoshi Yamaoka dell'Univer- perficie potrebbero essere la soluzio- dello stesso sistema di base: una stella sità di Kyushu e Nomoto - hanno ana- ne. La frequenza calcolata per la mor- ordinaria in orbita intorno a una nana lizzato questo esito. te di questi sistemi concorda approssi- bianca «rianimata». Ora l'universo ap- Le nane bianche che non hanno mativamente con quella osservata pare un poco più comprensibile. queste caratteristiche semplicemente vengono distrutte. Possono accumula- re lentamente elio fino a che raggiun- PETER KAHABKA, EDWARD P. J. VAN DEN HEUVEL e SAUL A. RAP- gono il limite di Chandrasekhar ed PAPORT intuirono il rapporto fra nane bianche e sorgenti di raggi X supermol- esplodono, oppure lo strato di elio li per puro caso, durante una conferenza sulle stelle di neutroni. Oggi Kahabka può arrivare prematuramente a una è ricercatore all'Istituto di astronomia dell'Università di Amsterdam. Van den massa critica e dare inizio a una com- Heuvel è direttore dell'Istituto; nel 1995 è stato insignito del Premio Spinoza, il bustione violentissima. In quest'ulti- maggiore riconoscimento scientifico dei Paesi Bassi. Rappaport è professore di mo caso onde d'urto sconvolgono la fisica al Massachusetts Institute of Technology; negli anni settanta è stato uno stella e innescano la combustione del dei pionieri dell'astronomia nei raggi X. carbonio nel nucleo; e una• volta che questo processo è cominciato nella materia densa e compatta della nana DI STEFANO ROSANNE, Luminous Supersoft X-ray Sources as Progenitors of bianca, tende a sfuggire a ogni con- Type la Supernovae in Supersoft X-ray Sources, a cura di Jochen Greiner, trollo. Nel giro di pochi secondi, la Springer-Verlag, 1996. stella viene in gran parte trasformata KAHABKA P. e VAN DEN HEUVEL E. P. J., Luminous Supersoft X-ray Sources in in nichel e altri elementi di numero «Annual Review of Astronomy and Astrophysics», 35, pp. 69-100, Annual Re- atomico compreso fra quelli del silicio views, 1997. e del ferro. Il nichel, disperso nello RUIZ-LAPUENTE PILAR, CANAL RAMON e BURKERT ANDREAS, SNela: On the Bi- spazio, si trasforma per decadimento nary Progenitors and Expected Statistics in Thermonuclear Supernovae, a cura radioattivo in cobalto e poi in ferro in di Ramon Canal, Pilar Ruiz-Lapuente e Jordi Isern, Kluwer, 1997. alcune centinaia di giorni. Di fatto, gli NOMOTO KENICHI, IWAMOTO KOICHI e KISHIMOTO NOBUHIRO, Type la Super- astronomi hanno già attribuito una novae: Their Origin and Possible Applications in Cosmology in «Science», 276, classe di esplosioni stellari - le super- pp. 1378-1382, 30 maggio 1997. nove di tipo la - alla morte di nane ric- 48 LE SCIENZE 368/ aprile 1999 Una passeggiata fratt più della scala dei prezzi (l'asse verticale). Questa relazione geometrica dell'intero con le sue parti è detta di autoaffinità. La geometria che descrive la forma La maggior parte degli statistici non dà gran peso all'esistenza di pro- delle coste e la distribuzione prietà costanti; esse sono invece molto ama- delle galassie è utile anche te dai fisici e dai matematici come me, che le chiamano invarianti e sono felici di trovare mo- per spiegare le bizzarre variazion delli che presentino un'attraente proprietà di inva- di prezzo delle azioni rianza. Per avere un'idea di ciò che intendo, basta tracciare un semplice grafico in cui siano inserite le variazioni di prezzo dal momento O al momento 1 in passi successivi. Gli di Benoit B. Mandelbrot intervalli sono scelti in modo arbitrario: possono rappre- nanziari. La risposta «ribassista» è sentare un secondo, un'ora, un giorno o un anno. che le grandi fluttuazioni del mercato sono Il procedimento inizia con un prezzo, rappresentato da anomalie, singoli «atti divini» che non presentano una retta tendenziale (si veda l'illustrazione qui sotto). Suc- alcuna regolarità concepibile. I revisionisti correggono le cessivamente, si usa una linea spezzata, detta generatore, per più discutibili premesse della teoria del portafoglio con pic- creare la configurazione che corrisponde alle oscillazioni al coli aggiustamenti che mancano di un principio guida e non servono molto a migliorare la situazione. Il mio lavoro - condotto ormai da molti anni - porta a una posizione as- Il generatore franale in tre segmenti (in alto) può essere ripetu- sai diversa e decisamente «al rialzo». tamente interpolato in ciascun segmento dei grafici successivi (i avanzare previsioni sui movimenti Secondo me, le variazioni nei prezzi sul mercato finanzia- tre diagrammi in basso). L'andamento che emerge assomiglia futuri del mercato. Il secondo presuppo- rio si possono spiegare con un modello derivato dalle ricer- sempre più alle oscillazioni reali dei prezzi di mercato. (Il gene- sto è che tutte le variazioni nei prezzi seguano che sulla geometria frattale. I frattali - o la loro successiva ratore interpolato è invertito nei segmenti discendenti.) nella loro distribuzione la classica curva a campa- elaborazione, i multifrattali - non pretendono di prevedere na. L'ampiezza della forma della campana (misurata con certezza il futuro; forniscono, però, un quadro più reali- dal suo sigma, o deviazione standard) indica di quanto le stico dei rischi del mercato. Considerate le crisi che di recen- variazioni nei prezzi divergono dalla media; gli eventi posti te si sono manifestate a più riprese, sarebbe avventato non agli estremi della distribuzione sono considerati estrema- studiare modelli che diano stime più accurate del rischio. o anto gli investitori privati quan- mente rari. I tifoni, anzi, sono definiti inesistenti. NN Lai to i professionisti della Borsa Ma i dati finanziari si conformano davvero a questi pre- Frattali e mercato CC sanno bene che i prezzi delle supposti? Ovviamente no. Tabulando le variazioni dei tito- azioni quotate nei mercati finanziari subiscono li e delle valute nel tempo, si nota un costante sottofondo Esiste già un'ampia base matematica per i frattali e per i spesso fluttuazioni repentine. Intere fortune nasco- di piccoli movimenti al rialzo e al ribasso, ma non così multifrattali. Le configurazioni frattali compaiono non so- o no e si bruciano in improvvise fiammate di attività, in uniforme come ci si aspetterebbe se le variazioni dei prezzi lo nelle variazioni dei prezzi dei titoli, ma anche nella di- o TEMPO cui il mercato sembra subire un'improvvisa accelerazione. seguissero la curva a campana. Questi andamenti, tuttavia, stribuzione delle galassie nell'universo, nella forma delle Lo scorso settembre, per esempio, le azioni della Alcatel, costituiscono solo uno degli aspetti del grafico. Un numero coste e nei disegni ornamentali generati da innumerevoli GENERATORE una società francese di telecomunicazioni, crollarono del 40 rilevante di grandi e improvvise variazioni - picchi verso programmi per calcolatore. INTERPOLATO per cento in un giorno e di un altro 6 per cento nei giorni l'alto o verso il basso, come nel caso delle azioni della Al- Un frattale è una forma geometrica che può essere divisa immediatamente successivi. In compenso, il quarto giorno catel - emergono dal sottofondo di perturbazioni più mo- in parti, ciascuna delle quali è una versione in scala ridotta ebbero un rialzo del 10 per cento. derate. Inoltre l'ampiezza dei movimenti dei prezzi (sia dell'intero. Nel campo della finanza questo concetto non è Secondo i classici modelli finanziari usati per gran parte grandi sia piccoli) può rimanere grosso modo costante per un'astrazione infondata, ma la riformulazione teorica di del nostro secolo, questi eventi repentini non dovrebbero un anno e poi, improvvisamente, ci può essere un lungo una considerazione terra-terra: vale a dire che i movimenti neppure prodursi. Una pietra miliare della finanza è la mo- periodo di maggiore variabilità. Quando cresce la turbo- di un titolo o di una valuta si assomigliano tutti quando si derna teoria del portafoglio, che cerca di massimizzare i ri- lenza del mercato, diventano più comuni i grandi balzi nei allarga o si restringe un grafico di Borsa in modo da adat- torni per un dato livello di rischio. La matematica su cui prezzi, che formano raggruppamenti nel grafico. tarlo alla stessa scala di tempi o di prezzi. Un osservatore, a poggia la teoria del portafoglio ignora, o quasi, le situazio- Secondo la teoria del portafoglio, la probabilità di que- questo punto, non è in grado di dire quali dei dati riguardi- ni estreme: considera i grandi movimenti del mercato come ste ampie fluttuazioni dovrebbe essere pressoché trascura- no prezzi che cambiano da settimana a settimana, da gior- troppo improbabili perché valga la pena di preoccuparsene bile. (Le fluttuazioni sono maggiori di 10 deviazioni stanno a giorno o da ora a ora. Questa caratteristica definisce i o come eventi di cui è impossibile tenere conto. È vero che dard.) Invece i picchi si presentano con una certa regolarità grafici come curve frattali e rende disponibili numerosi e la teoria del portafoglio spiega quanto avviene nei mercati - anche una volta ogni mese - e la loro probabilità ammon- potenti strumenti di analisi matematica e informatica. per il 95 per cento del tempo; ma, se si conviene che del 5 ta a qualche centesimo. La curva a campana è spesso defi- Un termine tecnico più specifico per la somiglianza tra le per cento rimanente fanno parte gli eventi più significativi, nita curva normale o, più precisamente, distribuzione nor- parti e il tutto è l'autoaffinità. Questa proprietà è collegata lo scenario che configura non rappresenta la realtà. Non si male. Si dovrebbero allora definire anormali i mercati fi- al concetto di autosomiglianza, nel quale ogni caratteristi- può evitare l'analogia del marinaio: anche se il mare è cal- nanziari? Naturalmente no: i mercati sono quello che so- ca di un'immagine è ridotta o ingrandita di un'identica mo per il 95 per cento del tempo, si può correre il rischio no; è la teoria del portafoglio a essere inadeguata. proporzione: un processo familiare a chiunque abbia pre- di ignorare la possibilità di un tifone? La moderna teoria del portafoglio è pericolosa per chi vi parato un ingrandimento fotografico. I grafici dei mercati Le formule di riduzione del rischio nella teoria del por- ripone eccessiva fiducia e costituisce una sfida impegnativa finanziari, tuttavia, sono ben lungi dall'essere autosimili. tafoglio si basano su un gran numero di premesse restritti- per i teorici. Sebbene talvolta ammettano che è inadeguata, Nel dettaglio di un grafico in cui i picchi siano più alti che ve e sostanzialmente infondate. Innanzitutto, ipotizzano i suoi sostenitori affermano che non vi siano altre premesse larghi - come avviene per gli spostamenti verso l'alto o verso che le variazioni nei prezzi siano statisticamente indipen- suscettibili di essere affrontate in termini di modelli mate- il basso di un singolo titolo azionario - la trasformazione denti l'una dall'altra: per esempio, il prezzo odierno non matici. Questa tesi solleva la questione se sia o meno possi- dall'intero a una parte deve ridurre l'asse orizzontale più di ha alcuna influenza sulla variazione fra i prezzi attuali e bile elaborare una rigorosa descrizione quantitativa di al- quello verticale. Per un grafico dei prezzi, questa trasforma- quelli di domani. La conseguenza è che diventa impossibile meno alcune caratteristiche dei grandi sommovimenti fi- zione deve restringere la scala del tempo (l'asse orizzontale) 50 LE SCIENZE 368/ aprile 1999 LE SCIENZE 368/ aprile 1999 51 rialzo e al ribasso di un titolo quotato sui mercati finanziari. centi scambi finanziari. Per dare il necessario realismo a Trovate il grafico falso Il generatore consiste di tre segmenti che vengono inseriti questi modelli di mercato turbolento, i tre segmenti di cia- (interpolati) lungo la retta tendenziale. (Un generatore con scun generatore sono stati mischiati, un processo che non è meno di tre segmenti non simulerebbe un prezzo che può mostrato nelle illustrazioni. La cosa funziona in questo arnesi comportano i multifrattali di fronte ai dati reali delle variazioni seguono un «percorso casuale» che si conforma alla curva a crescere e diminuire.) Dopo aver tracciato il generatore ini- modo: immaginiamo un dado in cui ciascuna faccia porti C zioni nei prezzi finanziari? Per valutare le loro prestazioni, mettia- campana e illustra il modello sotteso alla moderna teoria del portafo- ziale, i suoi tre segmenti sono interpolati da tre segmenti più un'immagine di una delle sei permutazioni dei segmenti del mo a confronto diverse serie storiche di glio. I grafici 2 e 3 sono miglioramenti piccoli. La ripetizione di questi passi riproduce la forma del generatore. Prima di ciascuna interpolazione, si lancia il variazioni nei prezzi con alcuni modelli. ùmuivIIuiuwutnurip parziali del lavoro di Bachelier: un model- L'obiettivo di riprodurre l'andamento dei lo da me proposto nel 1963 (fondato sui generatore, ossia la curva dei prezzi, ma in scala ridotta. Sia dado e si sceglie la permutazione che esce. mercati reali non è certo raggiunto dal pri- processi casuali stabili di Lévy) e uno da l'asse orizzontale (tempi) sia l'asse verticale (prezzi) sono Che cosa dovrebbero concludere da tutto questo il tesorie- mo grafico, estremamente monotono e me pubblicato nel 1965 (fondato sul mo- compressi in modo da adattarsi ai confini orizzontale e verti- re di una società per azioni, un esperto di cambi o un altro senza scarti improvvisi, ridotto a un sot- to browniano frazionario). Queste propo- cale di ciascun segmento del generatore. stratega dei mercati? Le discrepanze tra gli scenari previsti tofondo statico di piccole variazioni di ste sono comunque inadeguate, tranne prezzo, simile al disturbo statico di una ra- 2 che in particolari condizioni di mercato. Interpolazioni infinite dio. In una registrazione storica di questo 0104400040110~~410# Tra gli altri cinque diagrammi, almeno Spostare a sinistra un pezzo del generatore frattale... tipo, i capitoli giornalieri sarebbero l'uno uno è una registrazione reale e almeno un 3 L'illustrazione mostra solo le prime fasi, ma il processo diverso dall'altro, ma quelli mensili appari- altro è un esempio generato al computer continua in modo identico. In teoria non ha fine, ma in pra- rebbero tutti molto simili. Il secondo grafi- del mio ultimo modello multifrattale. Nel- tica non ha senso scendere con le interpolazioni al di sotto co, abbastanza semplice, è un po' meno ir- l'invitare il lettore a indovinare a quali ca- degli intervalli temporali utilizzati nelle transazioni commer- GENERATORE se'? realistico, in quanto presenta molti picchi; tegorie appartengano i cinque diagram- 4— 4— 4— ciali, vale a dire un minuto o poco meno. Ciascun segmento o 2/3 questi, d'altra parte, sono isolati su un sot- mi, mi auguro che sia chiaro il sorpren- ha alla fine una forma simile a quella dell'intero: si ha inva- NN tofondo stabile in cui la variabilità com- 5 dente realismo dei falsi. Invero, solo due rianza di scala, cioè, semplicemente perché vi è stata immes- uJ plessiva dei prezzi rimane costante. Il terzo sono grafici reali dell'attività di mercato. Il grafico ha i pregi e i difetti opposti, in grafico 5 si riferisce alle variazioni del prez- sa. La novità (e la sorpresa) è che queste curve mostrano una 1/3 U = Unifrattale quanto mancano i balzi repentini. zo delle azioni IBM, e il grafico 6 mostra le ggeraonmdeet rviaa rfireatnàa sletr, umttau raanlceh: eu dneal lcaa treaottreiar idsteilc caa dois .base della MM12 == MMuullttiiffrraattttaallee 12 A colpo d'occhio vediamo che questi tre fluttuazioni del cambio dollaro-marco. I M3 = Multifrattale 3 diagrammi hanno una semplicità irrealisti- grafici restanti (4, 7 e 8) hanno una forte unUifrna pttiaclci,o cloh eg rruapppproe dsei nstpaencoia illi qgueanderroa troerlia ptiovratam aelnlete c turravne- o O M4= M4u/9lt ifratta5le/9 4 cgara. fRicivoe 1li ialmluost roar ale q fuluatltiu saoznioon lie d leoir op rfeoznztii .i nIl 2a, esopmpuirgel isaonnzoa ccoomn pi lleotarom ceonrtrei saprteitftiicviia lrie, aelsi-; quillo del mercato così come lo dipinge la moderna teoria TEMPO un modello presentato nel 1900 dal mate- sendo stati generati da una versione per- del portafoglio. Ma la tranquillità è presente solo in condi- matico francese Louis Bachelier. Le varia- fezionata del modello multifrattale. zioni particolari, soddisfatte unicamente da questi generatori. I presupposti che sottendono questo modello ipersempli- ... produce la stessa quantità di attività di mercato in un interval- 11. ficato sono uno degli errori principali della moderna teoria lo di tempo inferiore per il primo segmento del generatore e la del portafoglio. È un po' come se una teoria delle onde mari- stessa quantità in un intervallo più lungo per il secondo... ne trascurasse quelle che superano i due metri. Il bello della geometria frattale è che permette di costrui- 4/9 5/9 dalla teoria del portafoglio e i fenomeni reali sono ovvie. I sa elaborare un generatore franale basato sui dati storici del re un modello sufficientemente generale da riprodurre sia prezzi non variano in modo continuo, e hanno ampie oscil- mercato. Il modello effettivamente utilizzato non si limita a gli andamenti che caratterizzano i placidi mercati descritti lazioni a qualsiasi scala temporale. Questa turbolenza - lun- controllare ciò che è avvenuto nel mercato ieri o la settima- dalla teoria del portafoglio sia le tumultuose contrattazioni gi dall'essere ignorabile o facilmente compensabile - è in ef- na scorsa. È in realtà un quadro più realistico delle fluttua- che si sono osservate negli ultimi mesi. Il metodo appena fetti il cuore di ciò che avviene nei mercati finanziari. Nel zioni del mercato, detto moto browniano frazionario in un descritto per creare un modello frattale dei prezzi può esse- passato, in mancanza di alternative, gli esperti finanziari ac- intervallo di scambio multifrattale. I grafici creati dai genere modificato per mostrare le accelerazioni e i rallentamen- cettavano la continuità e i limitati movimenti di prezzi che ratori prodotti da questo modello possono simulare scenari ti dell'attività dei mercati. Questa variabilità è la ragione 5/9 sono imposti dalla teoria del portafoglio; ma ora non si è più alternativi basati sulla precedente attività del mercato. del prefisso «multi» aggiunto alla parola «frattale». costretti a prendere per buoni i modelli finanziari correnti. Queste tecniche non consentono di prevedere il ribasso o 4/9 Per creare un multifrattale da un unifrattale, il passo più Invece si possono mettere in azione i multifrattali per il rialzo di un prezzo in un giorno specifico sulla base delle importante consiste nell'allungare o accorciare l'asse oriz- sottoporre un portafoglio a un «test di resistenza)). In que- registrazioni passate; ma danno una stima della probabilità zontale dei tempi in modo che i segmenti del generatore sia- sta tecnica, le regole sottese ai multifrattali cercano di crea- di ciò che potrebbe avvenire nel mercato e consentono di no stirati oppure compressi. Nel contempo, l'asse verticale re gli stessi andamenti di variabilità prodotti dalle regole prepararsi agli inevitabili cambiamenti. Le nuove tecniche dei prezzi può rimanere immutato. Nell'illustrazione in alto sconosciute che governano i mercati reali. I multifrattali di modellizzazione sono studiate per gettare un po' di luce in questa pagina, il primo segmento del generatore unifratta- E descrivono con precisione la relazione tra la forma del ge- e di ordine nel groviglio apparentemente inestricabile dei le è progressivamente accorciato, il che consente anche l'al- o neratore e gli schemi di variazione al rialzo o al ribasso dei mercati finanziari. Tengono anche conto di un avvertimen- o lungamento del secondo pezzo. In seguito a questi aggiusta- TEMPO prezzi che si possono osservare sui grafici dei dati reali del to che, come dimostrano gli ultimi eventi, non è il caso di menti, i generatori diventano multifrattali (da M1 a M4). mercato. ignorare: anche quando il mare è più calmo, una burrasca L'attività del mercato accelera nell'intervallo temporale rap- ... Lo spostamento a sinistra del generatore rende sempre più A livello pratico, questi risultati fanno ritenere che si pos- può essere all'orizzonte. presentato dal primo segmento del generatore e rallenta nel- turbolenta l'attività del mercato. l'intervallo che corrisponde al secondo (immagine al centro). Questa alterazione del generatore può produrre una completa simulazione delle fluttuazioni di prezzo su un da- BENOIT B. MANDELBROT ha portato contributi in MANDELBROT BENOIT B., The Fractal Geometry of Natu- to periodo, utilizzando il processo di interpolazione de- *01410,~414100400Sit041,0~404044004~144 numerosi campi della scienza e dell'arte. Matematico di re, W. H. Freeman and Company, 1982. scritto in precedenza. Ogni volta che il primo segmento del formazione, dal 1987 è professore di matematica alla Yale MANDELBROT BENOIT B., Fractals and Scaling in Finan- generatore viene ulteriormente accorciato - e si avvia l'in- M1 University, e socio emerito del Thomas J. Watson Research ce: Discontinuity, Concentration, Risk, Springer-Verlag, terpolazione successiva - si produce un grafico che rappre- Center dell'IBM a Yorktown Heights, dove ha lavorato dal 1997. senta sempre meglio le caratteristiche dei mercati turbolen- M2 1958 al 1993. È inoltre socio della American Academy of CALVET LAURENT, FISHER ADLAI e MANDELBROT BENOIT B., ti (qui a fianco). Il grafico unifrattale (U) qui illustrato (pri- Arts and Sciences e socio straniero della US National Aca- The Multifractal Model of Asset Returns. Discussion pa- ma di qualsiasi riduzione) corrisponde ai sonnolenti mer- demy of Sciences e dell'Accademia delle scienze norvegese. pers of the Cowles Foundation for Economics, n. 1164- cati postulati dai teorici del portafoglio. Procedendo da M3 Nel corso della sua carriera, è stato insignito di numerosi 1166, Cowles Foundation, Yale University, 1997. M1 a M4, i grafici divergono sempre più da quel modello, premi scientifici di livello internazionale, tra i quali - nel MANDELBROT BENOIT B., Multifractals and IIF Noise: mostrando gli improvvisi e netti scarti di prezzo e i movi- 1993 - il prestigioso premio Wolf per la fisica. Wild Self-Affinity in Physics, Springer-Verlag, 1999. menti costantemente ampi che hanno caratterizzato i re- 52 LE SCIENZE 368/ aprile 1999 LE SCIENZE 368/aprile1999 53 un reattore MARS: potenza nominale 600 MWth temperatura di ingresso refrigerante nel pressure vessel 214 °C temperatura di uscita per la seconda era nucleare refrigerante dal pressure vessel 254 °C pressione nominale 75 bar numero di elementi di combustibile 89 reticolo dell'elemento di combustibile 17x17 numero di barrette di combustibile per elemento 264 Sicurezza intrinseca, modularità, adattabilità sono i criteri diametro esterno barrette di combustibile 0,95 cm lunghezza attiva barrette di combustibile 260 cm che hanno ispirato la progettazione di un nuovo tipo di impianti spessore guaina barrette di combustibile 0,63 mm interasse tra barrette di combustibile 1,26 cm pensati per soddisfare le esigenze del «dopo Chernobyl» diametro tubi guida barre di controllo 1,224 cm spessore tubi guida barre di controllo 0,4 mm diametro barre di controllo 0,978 cm di Marco Caira, Maurizio Cumo, Antonio Naviglio e Luigi Sorabella densità lineare media di potenza del nocciolo 98,2 W/cm flusso termico medio nel nocciolo 32,9 W/cm2 densità volumetrica media di potenza del nocciolo 56,5 kW/I ttualmente, una nuova tecnolo- L'intero circuito Nel nocciolo del reattore MA RS sono conservate le gia, per essere accettata ed e- primario del reattore caratteristiche tipiche (geometria degli elementi di A stesamente utilizzata, deve ri- (foto e schema in combustibile, materiali eccetera) dei reattori della filiera spettare la natura e i suoi equilibri, queste due pagine) è PWR, mentre sono state ridotte la pressione e la Questo, per un impianto nucleare, racchiuso all'interno temperatura di esercizio, le densità di potenza lineare e significa che durante la sua vita pro- di un secondo volumetrica e il flusso termico nel nocciolo. Si sono così duttiva l'impatto radiologico sulla po- circuito riempito con aumentati i margini di sicurezza rispetto a fenomeni polazione circostante deve essere com- acqua alla stessa termoidraulici indesiderati, realizzando un reattore molto parabile alla deviazione «standard» pressione del stabile dal punto di vista sia termico sia neutronico. del fondo radioattivo naturale e che il refrigerante primario peggiore incidente concepibile deve (75 bar), ma a bassa avere una probabilità non maggiore di temperatura (70 _11 000 La produzione di energia elettrica da quella di essere colpiti da un meteorite gradi Celsius). Ciò fonte nucleare ha consentito, sin che precipiti sulla Terra. elimina tutte le 10000 dalla sua introduzione, una sensibile Calcoli alla mano, è questo che sollecitazioni sulle riduzione delle emissioni di anidride l'impianto MARS (Multipurpose Ad- pareti del circuito carbonica (prima responsabile 9000 vanced Reactor inherently Safe) offre; primario dovute alla dell'effetto serra) in atmosfera. Nel ma non solo questo. pressione. 1996 il 17 per cento dell'energia — 8000 Questo reattore era stato concepito elettrica prodotta nel mondo è come uno dei primi esemplari della derivato da energia nucleare; questo _ 7000 «seconda era nucleare» preconizzata ha consentito di contenere in circa da un movimento ispirato da Alvin 7500 milioni di tonnellate le 6000 Weinberg - pioniere americano dell'e- emissioni di anidride carbonica, al nergia nucleare e ora Distinguished CO2 in presenza di nucleare posto dei circa 10 000 milioni di Fellow alle Oak Ridge Associated _ 5000 tonnellate che sarebbero stati emessi , CO2 in assenza di nucleare Universities - assieme al reattore PIUS se tutta l'energia elettrica prodotta (Process Inherent Ultimate Safety) de- 4000 fosse stata ottenuta da combustibile gli svedesi e al reattore statunitense 1977 1982 1987 1992 1997 fossile (con un incremento pari a MHTGR (Modular High Temperatu- i I i iI I l i l III circa il 29 per cento). re Gas Reactor), sviluppati seguendo linee diverse. La seconda generazione di reattori cui ci soffermeremo più avanti, MARS che tutto il reattore sia scomponibile guendo la domanda esterna di ener- punta sul requisito essenziale della si- possiede diverse caratteristiche che lo in pezzi di metallo imbullonati con- gia. A ciò si aggiunga la possibili- curezza intrinseca, intesa come sicu- rendono interessante. Intanto, le mo- sente poi uno smantellamento finale tà di sfruttare MARS per la cogenera- rezza basata su leggi ineludibili di na- dalità e le tecnologie di fabbricazione rapido e totale, sicché, a fine vita, sul zione di elettricità e di calore: molti tura e non su sistemi di protezione che, adottate sono ben note in Italia e ben sito resta solo l'edificio di contenimen- paesi hanno il problema della scarsità per intervenire, abbisognino di sensori collaudate nel mondo: questo significa to in calcestruzzo, non radioattivato. d'acqua, che diverrà sempre più im- e di motori alimentati da energia e/o che non si corrono rischi di insuccessi Va anche sottolineato che l'impian- pellente, e un'offerta calibrata per la avviati dall'intervento di attenti opera- e incertezze economiche nell'impresa. to è modulare: la ridotta potenza di dissalazione dell'acqua di mare e la tori. Il nostro progetto, iniziato nel Inoltre, è prevista la smontabilità e la ciascun modulo, corrispondente a cir- produzione di elettricità soddisfa una 1983, quattro anni prima dell'infausto sostituibilità di tutti i componenti del ca 200 megawatt elettrici (MWe), au- loro esigenza primaria. Altre comu- evento di Chernobyl, si è sviluppato reattore: in altri termini, il reattore è menta le possibilità di mercato, esten- nità, invece, potrebbero rispondere al- nell'arco di tutti questi anni, e non è costruibile tutto in officina, in tempi dendolo anche alle piccole società la necessità di sviluppare le tecniche ancora del tutto concluso perché i re- brevi e con costi bassi, e la sua vita è elettriche; la possibilità di aggregare di teleriscaldamento. quisiti che abbiamo posto alla sua ba- allungabile a piacere con la semplice nel tempo più moduli, con costi limi- L'ultima considerazione, ma non se sono estremamente esigenti. sostituzione dei pezzi che abbiano ulti- tati, consente di aumentare gradual- per questo la meno importante, ri- Oltre alla sicurezza intrinseca, su mato la propria vita tecnica. Il fatto mente la potenza delle stazioni, se- guarda la competitività economica del 56 LE SCIENZE 368/ aprile 1999 LE SCIENZE 368/aprile 1999 57 1 - reattore L'edificio del reattore MARS ha un diametro di 27 metri e un'altezza di 2 - generatore di vapore 45 metri, 25 dei quali sotto il livello 3 - pressurizzatore del terreno, in modo da limitare 4- scambiatore primario l'impatto paesaggistico dell'impianto. del circuito di refrigerazione 15 Tutte le strutture interne all'edificio, di sicurezza siano esse di supporto di componenti 5 - scambiatore secondario o piani di servizio, sono realizzate in del circuito di refrigerazione ZNZN profilati di acciaio imbullonati. di sicurezza I Questo permette un'agevole 6- piscina I. MMMMM rimozione di tutto quanto è 7 - contenitore pressurizzato I 12w contenuto nell'edificio stesso. per la protezione del circuito 8 primario (CPP) 8- pressurizzatore circuito 111ORM già esistenti. L'elettricità prodotta nei intermedio del circuito 4> primi tre anni di prova sarebbe suffi- di refrigerazione di sicurezza ciente a ripagare il costo dell'intera 9 - serbatoio di scarico esperienza, che avrebbe una grande del pressurizzatore 7 valenza in termini scientifici e com- 10- valvole del sistema merciali, tenuto conto dell'ampiezza di refrigerazione di sicurezza del mercato internazionale potenzial- 11 - pompa primaria mente interessato a tali applicazioni. 12 - valvole di intercettazione La ricerca di una maggiore sicurez- circuito primario za è stata quindi la prima spinta ideale 13 - valvole di intercettazione del nostro lungo sforzo. Ci rendiamo linea vapore conto benissimo che questo non è che 14- condensatore del sistema un piccolo passo nel lungo cammino che lo sfruttamento dell'energia nu- di refrigerazione di sicurezza cleare lascia ancora intravvedere. 15 - collegamento con l'atmosfera 16- circuito primario t 4 Lo schema dell'impianto del sistema di refrigerazione Il MARS è un reattore nucleare a di sicurezza Nel reattore MARS i sistemi rilevanti ai fini della sicurezza sono tutti e solo fissione moderato e refrigerato ad ac- 17- circuito intermedio quelli dell'isola nucleare. Connesso al recipiente in pressione vi è il sistema qua pressurizzata, appartenente alla del sistema di refrigerazione di refrigerazione di sicurezza (SCCS); tutto il circuito primario è racchiuso ben sviluppata filiera dei PWR (Pres- di sicurezza all'interno di un contenitore pressurizzato (CPP). surized Water Reactor). Le caratteristiche di MARS sono descritte nella tabella a pagina 57. chilowattora prodotto (più in genera- un secolo di vita, contro i 43 anni va- cui ne è richiesta l'entrata in funzione. Il nocciolo del reattore è alloggiato le, dell'energia prodotta), vale a dire la lutati per le centrali a olio combustibi- Ben consci di ciò, i progettisti di in un recipiente metallico in pressione redditività di impresa, senza la quale le e i 63 anni per le centrali alimentate reattori nell'ultimo decennio hanno a cui sono collegate le tubazioni del cadrebbe ogni possibilità di afferma- a gas naturale. aumentato la percentuale di compo- circuito di refrigerazione primario. zione. Questo obiettivo è centrato me- Nonostante ciò, nonostante la com- nenti di sicurezza passivi, arrivando a Questo circuito contiene una pompa e diante la grande semplicità del proget- petitività economica (una recente in- chiamare passivi avanzati alcuni pro- un generatore di vapore attraverso il to, con l'eliminazione di sistemi di si- dagine su 10 paesi OCSE ha porta- getti che, tuttavia, si basano ancora, quale il calore generato nel nocciolo curezza attivi ridondanti e con l'allun- to sette risposte favorevoli al nuclea- ampiamente, su una filosofia proget- viene trasferito al circuito secondario gamento della vita utile dell'impianto, re e tre per una sostanziale uguaglian- tuale tradizionale. Il motivo di questa per l'utilizzazione, che può riguardare garantito dalla sostituibilità dei pezzi za di costi con le centrali alimentate scelta, per così dire «graduale», può sia la produzione di energia elettri- obsoleti. a carbone), e nonostante lo spettro essere facilmente compreso se si pensa ca sia la produzione di calore per usi dell'effetto serra (si veda il grafico a che in molti paesi è in funzione un nu- industriali (dissalazione, teleriscalda- Gli obiettivi del progetto pagina 57), generalmente la prima mero rilevante di reattori della prima mento eccetera) sia la cogenerazione, reazione del pubblico verso i reatto- generazione (in cui la maggioranza dei ossia la produzione combinata di Prima di passare a un sommario ri nucleari della prima generazione è sistemi di sicurezza è di tipo attivo), la energia elettrica e di calore. esame delle soluzioni sviluppate, con- legata alla pericolosità degli inciden- cui vita utile terminerà fra il 2010 e il Italia, paese che, unico al mondo, ha statico, e quindi assai meno suscettibili A fronte di uno schema di funziona- viene soffermarsi un momento su sco- ti che in essi si possono verificare e 2020. In questi paesi l'introduzione di già fermato tutte le sue centrali della di malfunzionamenti di qualsiasi altro mento quasi «tradizionale», nel pro- pi e prospettive del progetto. La spinta pertanto alla loro sicurezza. L'esigen- impianti basati su filosofie più strin- prima generazione. Proprio in Italia, componente immaginabile. getto del reattore sono introdotte no- ideale è evidentemente la ricerca di za di sicurezza favorisce i princìpi di genti potrebbe indurre l'opinione pub- dunque, assume particolare interesse il Va anche detto che in questo mo- tevoli semplificazioni impiantistiche, nuova energia sicura, abbondante e sicurezza intrinseca, incontrovertibi- blica a chiedere di fermare i più vecchi progetto del reattore MARS che, supe- mento in Italia esiste un'occasione in particolare la riduzione del numero non inquinante, a costi competitivi. li e facilmente intuibili anche dai impianti esistenti. Diversa è la situa- rando ampiamente l'approccio di quei particolarmente favorevole sia sotto il di circuiti e componenti, che permet- La fonte nucleare, che ora produce non addetti ai lavori. Il principio ispi- zione se l'evoluzione dei criteri di pro- progetti «evolutivi» (che si limitano a profilo della fattibilità tecnica sia del- tono da un lato di abbattere i costi di il 17 per cento dell'elettricità mondiale ratore della sicurezza intrinseca ha, tra getto ai fini della sicurezza è graduale, una semplice riduzione del numero di l'impegno economico per la realizza- realizzazione dell'impianto e dall'altro con 448 reattori in funzione e altri 40 i suoi capisaldi, il ricorso a sistemi permettendo agli esemplari della pri- componenti attivi), per garantire la si- zione di un prototipo del progetto di ridurre le possibili fonti di malfun- in costruzione, si basa su risorse accer- e componenti di sicurezza di tipo pas- ma generazione di giungere al termine curezza punta decisamente al ricorso MARS. Esso, infatti, potrebbe essere zionamenti, così come la produzione tate di uranio che, allo stato attuale sivo piuttosto che a componenti attivi, della propria vita tecnica. sistematico a componenti passivi. Que- costruito presso la centrale Enrico Fer- di rifiuti contaminati. (Tanto i rischi delle prospezioni, consentirebbero alla cioè bisognosi di essere alimentati da Questi motivi di prudenza economi- sti, poi, fatto assolutamente innovati- mi di Trino Vercellese, utilizzando di avaria, quanto i rifiuti contaminati, potenza attualmente installata circa una fonte di energia nel momento in co-industriale non trovano riscontro in vo, sono quasi esclusivamente di tipo gran parte degli edifici e degli impianti come filtri e materiali di manutenzio- 58 LE SCIENZE 368/ aprile 1999 LE SCIENZE 368/ aprile 1999 59 Come mostra lo schema, nel sistema passivo di refrigerazione di sicurezza il calore generato nel nocciolo può l! Piano fisso venire trasferito all'esterno attraverso di riferimento tre circuiti in serie (che realizzano una doppia barriera tra il refrigerante primario e l'ambiente esterno), in cui Dilatazione termica il fluido refrigerante del nocciolo circola per effetto della differenza di peso tra colonne di acqua a diversa temperatura. Le fotografie in queste due pagine mostrano due sistemi di controllo realizzati presso il Centro Ricerche Casaccia dell'ENEA. A .0 sinistra, la valvola speciale posta sul _C circuito di sicurezza; C a destra, il circuito _3J CIVAP che ne verifica il funzionamento. ne, aumentano enormemente con la di refrigerazione con Il sistema passivo di spegnimento smantellamento finale dell'impianto. complessità dei circuiti.) In modo ori- funzioni di emergen- della reazione a catena (ATSS) si basa La smontabilità del circuito prima- ginale, e facendo affidamento solo su za, ridondanti e di- sul sensore schematizzato in alto a rio è stata estesa a tutti i componenti, ineludibili leggi di natura, sono stati versificati, e alimen- destra. Esso è costituito da due aste compreso il recipiente in pressione del affrontati i due aspetti cardine della si- tati da sistemi elet- cilindriche coassiali, in materiali con reattore (pressure vessel) e il generato- curezza nucleare: lo spegnimento del- trici anch'essi ri- diverso coefficiente di dilatazione re di vapore (che è addirittura scom- la reazione a catena e la rimozione dondanti, per assi- termica, inserite nel nocciolo al posto ponibile per la sostituzione del solo fa- del calore residuo di decadimento curare che almeno di una barretta di combustibile. Al scio tubiero). I componenti possono, radioattivo. un sistema sia sempre disponibile. variare della temperatura entro il quindi, essere smontati e sostituiti con In realtà, i sistemi di spegni- Nel MARS, oltre al circuito di re- nocciolo, varia la lunghezza delle due operazioni quasi di routine. Ciò con- mento della reazione a ca- frigerazione operante in condizio- aste e, quando si raggiungono valori sente di prolungare per tempi lunghis- i tena non si sono mai ni normali, è presente un sistema diversi da quelli previsti nel progetto, simi la vita tecnica dell'impianto, lad- mostrati elementi criti- J di refrigerazione di emergenza to- entra in azione un leveraggio che dove negli impianti della prima gene- ci ai fini della sicurez- talmente passivo, l'SCCS (Safety sgancia e inserisce per gravità nel razione essa è limitata a 30-40 anni za nei reattori della pri- Core Cooling System). Questo en- nocciolo barre di spegnimento della proprio per motivi di invecchiamento ma generazione di tipo tra in funzione automaticamente ove reazione a catena. dei componenti principali. PWR. Ciò nondime- si verifichi una alterazione delle condi- Una lunga vita tecnica ha un'enor- no, questa funzione è zioni di funzionamento sicuro per dedicati in grado di introdurre, attra- me ricaduta sulla competitività econo- fondamentale per evi- l'impianto, garantendo l'asportazione verso sistemi di pompaggio o serbatoi mica dell'impianto in quanto, come tare catastrofi nucleari; del calore prodotto nel nocciolo. Nel pressurizzati, acqua all'interno del noto, negli impianti nucleari il 70 per per questo motivo nel sistema non sono presenti pompe nocciolo (sistemi di iniezione); nel cento circa del costo di produzione MARS è presente, oltre né altri elementi «attivi», ma un so- MARS si è invece provveduto a elimi- dell'energia (elettrica o termica che a un normale sistema di lo elemento passivo inserito in altri nare alla fonte ogni possibilità di fuo- sia) è dovuto al costo di costruzione. spegnimento del tutto si- componenti esclusivamente statici. riuscita di refrigerante dal circuito pri- Il capitale investito nella costruzione mile a quello dei reattori classici di (Per meglio apprezzare il valore con- mario racchiudendo quest'ultimo al- dell'impianto deve essere restituito ai tipo PWR, anche un sistema aggiunti- cettuale e pratico del nuovo approc- l'interno di un secondo circuito, deno- finanziatori entro un arco di tempo vo di tipo completamente passivo, cio alla sicurezza si veda l'analisi de- minato CPP (pressurized Containment economicamente significativo (di soli- l'ATSS (Additional Temperature-ac- gli eventi che hanno condotto all'in- for Primary loop Protection), riempito to 20-30 anni) mentre per tutto il re- tuated Scram System). Questo sistema mica e quindi la temuta cidente di Three Miles Island del con acqua alla stessa pressione di nizioni saldate) per tutti i componenti stante periodo di vita dell'impianto interviene autonomamente, sgancian- fusione del nocciolo, even- 1979 nell'articolo La sicurezza dei quella del circuito primario. Ciò per- del circuito primario, irrealizzabili nei l'energia può essere prodotta a costi do in virtù di leggi fisiche le barre di to accaduto nell'impianto reattori a fissione di Harold W. mette di eliminare gli stati di sollecita- reattori di prima generazione proprio ridottissimi; negli impianti di prima spegnimento, senza bisogno di fonti di statunitense di Three Miles Lewis in «Le Scienze» n.141, maggio zione presenti sul circuito primario - a causa delle possibili perdite dai col- generazione la prossimità della vita energia esterna (che potrebbe venire a Island. 1980.) gli unici che possono causare un cedi- legamenti. Questa soluzione tecnolo- tecnica con il tempo di restituzione li- mancare), di interventi dell'operatore La refrigerazione del noccio- Uno degli incidenti più temuti negli mento improvviso dello stesso - azze- gica comporta sostanziali vantaggi, mita fortemente questo vantaggio, che (che potrebbe essere «distratto») o del lo del reattore è una funzione fonda- impianti nucleari è il cosiddetto LO- rando praticamente la probabilità di che vanno dalla semplicità di montag- invece è molto accentuato nel caso di sistema di supervisione di impianto mentale per la sicurezza nucleare: essa CA (LOss of Coolant Accident), che una sua rottura. Rottura che, peraltro, gio dell'impianto in cantiere (con con- MARS. (che potrebbe guastarsi), ogni qualvol- deve essere garantita in qualunque si- consiste nella perdita, attraverso una non provocherebbe perdite di refrige- seguente riduzione dei costi) alla faci- In questo progetto è inoltre stata ta la temperatura all'interno del noc- tuazione, e anche dopo lo spegnimen- rottura nel circuito primario, del refri- rante, in quanto all'interno e all'ester- lità di manutenzione dei componen- attribuita grande importanza alla pro- ciolo dovesse superare, per una qual- to della reazione nucleare destinata al- gerante del nocciolo; in tali condizioni no del circuito primario si trova acqua ti, che possono venire smontati e por- tezione sanitaria del personale e al- siasi ragione, un valore prefissato. In la produzione del calore «utile», per risulta difficile garantire in modo effi- alla stessa pressione. tati in officina, evitando così agli ad- l'impatto ambientale in termini di questo modo viene garantito lo spe- rimuovere il calore prodotto dalla ra- cace l'asportazione del calore residuo L'annullamento di questa differen- detti le dosi radiologiche conseguenti produzione di rifiuti e di rilasci ra- gnimento della reazione a catena pri- dioattività dei prodotti della fissione. in esso prodotto. Negli impianti della za di pressione ha inoltre consentito a operazioni dirette sul circuito pri- dioattivi. L'impianto risulta estrema- ma che l'innalzamento di temperatu- Nei reattori di prima generazione è prima generazione questo incidente l'adozione di collegamenti flangiati mario, fino alla grande e definiti- mente compatto e di dimensioni assai ra possa causare fenomeni di crisi ter- presente una molteplicità di sistemi viene fronteggiato prevedendo circuiti (con tenuta garantita attraverso guar- va semplificazione delle operazioni di poco invasive sotto il profilo ambien- 60 LE SCIENZE 368/ apri le 1999 LE SCIENZE 368/ a pri le 1999 61