Le nazioni in via di sviluppo mettono il nucleare su Fast-Forward

I reattori veloci, i cui neutroni ad alta velocità possono abbattere le scorie nucleari, sono sulla strada della commercializzazione. Quel messaggio è stato avanzato con forza da Russia, Cina e India.

Traccia veloce: Un reattore di prova autofertilizzante presso il complesso nucleare di Kalpakkam in India.

In una conferenza globale sponsorizzata dall'Agenzia internazionale per l'energia atomica la scorsa settimana a Parigi, Russia e India hanno descritto grandi impianti dimostrativi che inizieranno a funzionare il prossimo anno e ulteriori implementazioni che sono ancora in fase di progettazione. La Cina, nel frattempo, ha descritto un ampio sforzo di ricerca e sviluppo per fare in modo che i reattori veloci comprendano almeno un quinto della sua capacità nucleare entro il 2030.

Abbattendo i componenti più durevoli e più caldi del combustibile esaurito dai reattori ad acqua leggera, i reattori veloci avrebbero bisogno solo del 2% dello spazio richiesto da un reattore convenzionale per immagazzinare il combustibile esaurito. I reattori veloci ridurrebbero anche il tempo in cui i rifiuti devono rimanere in deposito da circa 300.000 anni a soli 300. Elimineranno la necessità di depositi geologici? No. Ma ridurrà l'onere, afferma Thierry Dujardin, vicedirettore generale ad interim dell'Agenzia per l'energia nucleare con sede a Parigi dell'Organizzazione per la cooperazione e lo sviluppo economico.

Nonostante questa allettante promessa, tuttavia, i rischi intrinseci dei reattori veloci all'avanguardia di oggi incombevano anche sul confab di Parigi, che si è concluso pochi giorni prima del biennio di lunedì dell'incidente di Fukushima in Giappone. Alla conferenza, Dujardin ha affermato che la sicurezza del carburante e la prevenzione di incidenti gravi devono essere priorità elevate per la ricerca sui reattori veloci.

Il problema con la maggior parte dei reattori veloci in costruzione o sviluppo è il sodio fuso che raffredda i loro nuclei. Il sodio fuso è altamente corrosivo ed esplode a contatto con acqua e ossigeno. La cosa più pericolosa, tuttavia, è che il reattore veloce raffreddato al sodio, o SFR, mostri ciò che i fisici chiamano reattività positiva. A differenza dei reattori convenzionali, che sperimentano la loro reazione a catena più veloce possibile quando funzionano a piena potenza, la reazione a catena dell'SFR è in grado di accelerare ulteriormente rispetto a quella che la sua attrezzatura è progettata per gestire. Ciò espone tali reattori a un rischio maggiore di una reazione fuori controllo che potrebbe causare una fusione del nocciolo o rompere il suo recipiente di contenimento in acciaio.

Molte presentazioni tecniche all'incontro della scorsa settimana si sono concentrate su materiali e design migliorati destinati a proteggere gli SFR dagli incidenti più estremi che si possano immaginare. Ma anche i progetti di base alternativi erano ben rappresentati e alcuni paesi stanno coprendo le loro scommesse testando le alternative. Una società statunitense, Potere transatomico , ha recentemente rivelato i progetti per un nuovo tipo di reattore a sale fuso, che ha caratteristiche di sicurezza diverse rispetto a un reattore raffreddato da metallo di sodio fuso e dovrebbe essere compatto ed economico da produrre (vedi Energia nucleare più sicura a metà prezzo).

Questo duplice approccio è visibile all'interno del programma di reattori veloci di Rosatom, la società nucleare statale russa. Valery Rachkov, direttore scientifico del Leipunski Institute of Physics and Power Engineering all'interno di Rosatom, afferma che la Russia ha bisogno di reattori veloci per sostenere il suo programma di energia nucleare. I reattori ad acqua leggera in costruzione in Russia daranno al paese altri 10 gigawatt di capacità nucleare entro il 2020, un aumento del 42%, ma un'ulteriore crescita diventerà difficile a meno che la Russia non riesca a gestire il combustibile esaurito, afferma Rachkov.

Da qui l'investimento di 2,5 miliardi di euro (3,25 miliardi di dollari) di Rosatom diretto non solo alla tecnologia dei reattori veloci, ma anche alle strutture per riciclare il combustibile esaurito in combustibile per reattori veloci. Rosatom gestisce il suo BN-600, un reattore veloce da 600 megawatt, dal 1980 presso la centrale nucleare di Beloyarsk. Rosatom prevede di iniziare a operare una versione aggiornata da 880 megawatt a Beloyarsk il prossimo anno. Sarebbe vicino alla dimensione di 1.000 megawatt di alcuni reattori nucleari commerciali.

Ivanovitch Zagorulko, uno specialista di reattori veloci presso il Leipunski Institute di Rosatom, afferma che il BN-600 ha subito gravi perdite di sodio solo durante i suoi primi quattro anni di funzionamento. E dice che un incidente del 1987, in cui le particelle contaminanti accumulate nel refrigerante al sodio hanno causato un'accelerazione della sua reazione a catena, è stato risolto con un sistema di purificazione migliorato e un controllo più stretto del flusso d'aria durante la manutenzione per tenere fuori i contaminanti. Aggiunge che il BN-800 fornisce ulteriori miglioramenti di sicurezza.

Ma Zagorulko afferma che c'è ancora un grande divario tra il design del BN-800 e i criteri di sicurezza internazionali che Rosatom intende soddisfare con un reattore veloce su scala commerciale da 1.200 megawatt, il BN-1200, ora in fase di progettazione. Sergey Shepelev, un rappresentante di Afrikantov OKBM, una sussidiaria di Rosatom, ha rifiutato di discutere l'incidente del 1987 del BN-600 durante una sessione aperta. Interrogato dopo la sessione, Shepelev ha detto che c'erano molte versioni dell'incidente e che non si sapeva quale fosse quella giusta, ma che era certo che il BN-1200 fosse un progetto assolutamente sicuro.

Rosatom sta anche sviluppando un altro reattore veloce raffreddato con piombo fuso. Il refrigerante al piombo è meno corrosivo del sodio e chimicamente inerte all'acqua e all'aria. Non è mai stato utilizzato in una centrale elettrica, ma i reattori dei sottomarini nucleari russi sono stati a lungo raffreddati con una lega di piombo. Il piano di Rosatom prevede che un impianto dimostrativo raffreddato al piombo da 300 megawatt sia operativo a Beloyarsk entro il 2020.

Alcuni paesi sono più devoti alla tecnologia dei reattori veloci esistenti. I ricercatori indiani hanno discusso con veemenza per la sicurezza dei reattori raffreddati al sodio alla riunione di Parigi. L'impianto dimostrativo indiano SFR da 500 megawatt è in fase di completamento a Kalpakkam e la società statale indiana per l'energia nucleare ha il via libera per costruire altri due SFR da 500 megawatt nel sito.

I sistemi ridondanti di sicurezza passiva sono una risposta, secondo Narayanasamy Mahendran, un ingegnere della Indian Nuclear Power. I circuiti di raffreddamento di backup, ad esempio, utilizzano la sola convezione per estrarre calore dal reattore e scaricarlo nell'aria sopra l'edificio del reattore. La loro pianta ha quattro di questi anelli di due disegni distinti. Due qualsiasi dovrebbero essere in grado di mantenere fresco un reattore in caso di blackout di una stazione come quello che ha sconvolto Fukushima. Allo stesso modo, dice, le barre di controllo del nucleo sono sospese da elettromagneti e possono quindi cadere passivamente per gravità per far saltare istantaneamente il reattore durante un blackout della stazione.

I ricercatori europei, giapponesi e statunitensi a Parigi hanno avuto progressi nella ricerca da notare ma nessun finanziamento per supportare grandi progetti dimostrativi. Per gli Stati Uniti, l'obiettivo è trovare depositi per lo stoccaggio temporaneo e a lungo termine dei rifiuti. Gli Stati Uniti si concentreranno sullo smaltimento geologico per almeno alcuni decenni, afferma Peter Lyons, assistente segretario americano all'energia per l'energia nucleare.

L'assenza di finanziamenti in Giappone e in Europa è in gran parte dovuta all'impatto corrosivo di Fukushima. La Francia sta andando da sola con l'unico programma europeo di reattori rapidi ben finanziato: un progetto da 650 milioni di euro chiamato Astrid che incorpora alcuni audaci componenti di nuova generazione. Ad esempio, le pompe elettromagnetiche allo stato solido spostano il refrigerante al sodio. Ci si aspetta che siano più efficienti e affidabili delle pompe con parti mobili.

Tuttavia, il futuro di Astrid dipende da una revisione della politica energetica francese iniziata il mese scorso che potrebbe ancora vedere il paese allontanarsi dal nucleare (vedi Will France Give Up its Role as a Nuclear Powerhouse?). Pierre Le Coz, responsabile del progetto presso la Commissione per l'energia atomica francese, afferma che se la Francia ha iniziato ad abbandonare l'energia nucleare tra cinque anni, quando il progetto di Astrid sarà maturo, probabilmente non otterrà il via libera per costruire.

Il programma di reattori veloci del Giappone una volta guidava il mondo, ma ora è congelato, insieme a tutti i reattori nucleari giapponesi tranne due. I successivi primi ministri giapponesi cercano di ridefinire la politica energetica del Giappone sulla scia dell'incidente di Fukushima. Ciascuno degli oratori giapponesi la scorsa settimana ha iniziato i propri colloqui con un promemoria delle oltre 100.000 persone che sono ancora sfollate dalle loro case, alcune delle quali non torneranno mai più, e della pesca e delle grandi foreste che sono ancora contaminate.

Erano altrettanto consapevoli dell'impatto dell'incidente sugli sforzi dei loro colleghi per far progredire l'energia nucleare. Come ha affermato Shunsuke Kondo, presidente della Commissione giapponese per l'energia atomica, nel suo discorso: Il fatto che questo incidente abbia sollevato preoccupazioni in tutto il mondo sulla sicurezza della produzione di energia nucleare è qualcosa che il Giappone prende con grande serietà.

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