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Energia nucleare più sicura, a metà prezzo
Potere transatomico , uno spin-off del MIT, sta sviluppando un reattore nucleare che secondo le sue stime dimezzerà il costo complessivo di una centrale nucleare. È un reattore a sale fuso aggiornato, un tipo altamente resistente alle fusioni. I reattori a sale fuso sono stati dimostrati negli anni '60 all'Oak Ridge National Lab, dove un reattore di prova ha funzionato per sei anni, ma la tecnologia non è stata utilizzata commercialmente.
Il nuovo design del reattore, che finora esiste solo sulla carta, produce 20 volte più energia per le sue dimensioni rispetto alla tecnologia di Oak Ridge. Ciò significa che i reattori relativamente piccoli, ma potenti, potrebbero essere costruiti in modo meno costoso nelle fabbriche e spediti su rotaia invece di essere costruiti in loco come quelli convenzionali. Transatomic ha anche modificato il design originale del sale fuso per consentirgli di funzionare con i rifiuti nucleari.
I costi elevati, insieme alle preoccupazioni per la sicurezza e lo smaltimento dei rifiuti, hanno in gran parte bloccato la costruzione di nuovi impianti nucleari negli Stati Uniti e altrove (sebbene la costruzione continui in alcuni paesi, inclusa la Cina). Il Giappone e la Germania hanno persino chiuso gli impianti esistenti dopo l'incidente di Fukushima di due anni fa (vedi Japan's Economic Troubles Spur a Return to Nuclear e Small Nukes Get Boost). Diverse aziende stanno cercando di affrontare il problema dei costi sviluppando piccoli reattori modulari che possono essere costruiti nelle fabbriche. Ma questi sono in genere limitati alla produzione di 200 megawatt di potenza, mentre i reattori convenzionali producono più di 1.000 megawatt.
Transatomic afferma di poter dividere la differenza, costruendo una centrale elettrica da 500 megawatt che ottenga alcuni dei risparmi sui costi associati ai progetti di reattori più piccoli. Si stima di poter costruire un impianto basato su un tale reattore per 1,7 miliardi di dollari, circa la metà del costo per megawatt degli impianti attuali. La società ha raccolto $ 1 milione di finanziamenti iniziali, inclusi alcuni da Ray Rothrock, un partner della società di venture capital Venrock. Sebbene i suoi cofondatori, Mark Massie e Leslie Dewan, siano ancora dottorandi al MIT, il progetto ha attirato alcuni dei migliori consulenti, tra cui Regis Matzie, l'ex CTO del principale fornitore di centrali nucleari Westinghouse Electric, e Richard Lester , il capo del dipartimento di ingegneria nucleare del MIT.
Si prevede che il nuovo reattore farà risparmiare denaro non solo perché può essere costruito in una fabbrica piuttosto che in loco, ma anche perché aggiunge caratteristiche di sicurezza, che potrebbero ridurre la quantità di acciaio e cemento necessari per proteggersi dagli incidenti, e perché funziona a pressione atmosferica piuttosto che le alte pressioni richieste nei reattori convenzionali.
Una centrale nucleare convenzionale è raffreddata dall'acqua, che bolle a una temperatura molto al di sotto dei 2.000 °C al centro di un pellet di combustibile. Anche dopo che il reattore è stato spento, deve essere continuamente raffreddato pompando acqua. L'incapacità di farlo è ciò che ha causato i problemi a Fukushima: esplosioni di idrogeno, rilascio di radiazioni e infine fusione.
L'uso di sale fuso come refrigerante risolve alcuni di questi problemi. Il sale, che viene miscelato con il carburante, ha un punto di ebollizione notevolmente superiore alla temperatura del carburante. Il reattore ha un termostato integrato: se inizia a riscaldarsi, il sale si espande, diffondendo il carburante e rallentando le reazioni. Ciò dà alla miscela la possibilità di raffreddarsi. In caso di interruzione di corrente, un tappo sul fondo del reattore si scioglie e il carburante e il sale fluiscono in un serbatoio di raccolta, dove il carburante si diffonde abbastanza da fermare le reazioni. Il sale poi si raffredda e si solidifica, incapsulando i materiali radioattivi. È sicuro a piedi, afferma Dewan, chief science officer dell'azienda. Se perdi elettricità, anche se non ci sono operatori sul posto per tirare le leve, si fermerà per inerzia.
Il nuovo design migliora il reattore a sali fusi originale modificando la geometria interna e utilizzando materiali diversi. Transatomic sta tenendo per sé molti dei dettagli di progettazione, ma un cambiamento riguarda l'eliminazione della grafite che costituiva il 90% del volume del reattore di Oak Ridge. L'azienda ha anche modificato le condizioni nel reattore per produrre neutroni più veloci, il che rende possibile bruciare la maggior parte del materiale che normalmente viene scartato come rifiuto. Un reattore convenzionale produce circa 20 tonnellate di rifiuti ad alta attività all'anno e quel materiale deve essere immagazzinato per 100.000 anni. Il reattore Transatomic da 500 megawatt produrrà solo quattro chilogrammi di tali rifiuti all'anno, insieme a 250 chilogrammi di rifiuti che devono essere immagazzinati per alcune centinaia di anni.
Portare il nuovo reattore sul mercato sarà una sfida. Sebbene l'idea di base di un reattore a sali fusi sia stata dimostrata, il processo di certificazione della Commissione di regolamentazione nucleare è impostato attorno ai reattori ad acqua leggera. La società avrà bisogno del NRC per stabilire nuove normative, soprattutto perché la commissione deve approvare l'idea di utilizzare meno acciaio e cemento se le caratteristiche di sicurezza del progetto devono portare a risparmi reali.
Il portavoce della NRC Scott Burnell afferma che la commissione è a conoscenza del concetto di Transatomic, ma che i progetti non sono stati ancora sottoposti a revisione. Dice che per i prossimi anni l'NRC si concentrerà sulla certificazione di progetti più convenzionali per piccoli reattori modulari. Dice che il processo di certificazione per Transatomic richiederà almeno cinque anni una volta che l'azienda presenterà un progetto dettagliato, con un'ulteriore revisione necessaria specificamente per le questioni relative alla gestione del carburante e dei rifiuti.
Un progetto ingegneristico dettagliato potrebbe richiedere anni. Il prossimo passo dell'azienda è raccogliere $ 5 milioni per eseguire cinque esperimenti per aiutare a convalidare il design di base. Russ Wilcox, CEO di Transatomic ed ex CEO di E Ink, stima che ci vorranno otto anni per costruire un prototipo di reattore, al costo di 200 milioni di dollari. Dice che è meno tempo di quello impiegato dagli investitori per ottenere un ritorno su E Ink, che è stato acquisito per 450 milioni di dollari 13 anni dopo i primi investimenti nell'azienda.
Anche se potrebbe volerci più di un decennio prima che gli investitori ottengano un ritorno, i finanziamenti di rischio non sono fuori discussione, afferma Ray Rothrock. Ma dice che l'azienda dovrà affrontare molte sfide. La tecnologia non mi infastidisce minimamente, dice. Ho fiducia nelle persone. Vorrei che qualcuno costruisse questa cosa, perché penso che funzionerebbe. Sono tutti gli altri fattori che lo rendono scoraggiante.
La sfida più grande dell'azienda potrebbe venire dalla Cina, che sta investendo 350 milioni di dollari in cinque anni per sviluppare i propri reattori a sale fuso. Prevede di costruire un reattore di prova da due megawatt entro il 2020.