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Piccoli reattori potrebbero dare il via al settore nucleare in stallo
Ariel Davis
L'industria dell'energia nucleare vede grandi promesse nell'andare in piccolo.
All'inizio di quest'anno, NuScale Energy ha compiuto un passo avanti cruciale nel suo prolungato sforzo di costruire 12 reattori nucleari in scala ridotta su un pacco vuoto presso l'Idaho National Laboratory, un vasto campus di ricerca alla periferia di Idaho Falls (vedi Shrinking Nuclear). La Commissione di regolamentazione nucleare degli Stati Uniti concordato per avviare il processo formale di revisione dei progetti dell'azienda per l'impianto da 600 megawatt, che potrebbe alimentare due volte una città delle dimensioni di Boise.
Ciò fornisce a NuScale, con sede a Portland, nell'Oregon, la pista interna sulla costruzione dei primi reattori commerciali del paese di questo tipo. Conosciuti come piccoli reattori modulari, o SMR, rappresentano anche il primo progetto di un reattore sostanzialmente nuovo di qualsiasi tipo a raggiungere questo traguardo NRC da decenni.
Ma molti altri progetti SMR sono in arrivo o in corso. Ci sono circa 50 progetti o concetti in varie fasi di sviluppo o pianificazione in tutto il mondo, secondo il Agenzia Internazionale per l'Energia Atomica . Quattro sono già in costruzione avanzata in Argentina, Russia e Cina.
Se i primi progetti vengono realizzati e hanno successo, questi reattori nucleari più piccoli e potenzialmente più sicuri aumentano la possibilità reale di mini-impianti prodotti in serie che possono ridurre significativamente i costi e i rischi iniziali del settore. Ciò, a sua volta, potrebbe rendere molto più facile aggiungere una fonte di energia priva di emissioni di carbonio che molti esperti ritengono fondamentale per ridurre il rischio di cambiamento climatico.
D'altra parte, non sapremo quanto economicamente possano funzionare gli impianti finché non saranno operativi. E uno spostamento verso reattori nucleari più piccoli ma più numerosi potrebbe sollevare nuovi tipi di pericoli di proliferazione, avvertono alcuni osservatori.
La grande promessa degli SMR commerciali è che sarebbero abbastanza compatti da poter essere prefabbricati nelle fabbriche e spediti a destinazione, dove potrebbero essere impilati insieme per produrre qualsiasi livello di generazione di energia sia necessario. Nel tempo, la tecnologia potrebbe introdurre nuovi livelli di prevedibilità, affidabilità ed economie di scala in un settore che è diventato sinonimo di superamento dei costi di miliardi di dollari e anni di ritardi. Apre anche la possibilità che l'energia nucleare possa servire mercati più piccoli e persino applicazioni militari o industriali, dove un reattore su vasta scala non avrebbe senso economico.
Il vantaggio più immediato, tuttavia, è che potrebbero essere abbastanza economici da poter essere costruiti. Aumentare l'enorme capitale iniziale per costruire nuovi reattori su vasta scala è diventato sempre più difficile negli Stati Uniti, in particolare dopo che i budget in aumento per due impianti in Georgia e Carolina del Sud hanno finito per ribaltare Westinghouse Electric in bancarotta , portando quasi con sé la sua società madre (vedi Meltdown of Toshiba's Nuclear Business Dooms New Construction negli Stati Uniti).
Piccoli reattori modulari come il modulo da 50 megawatt di NuScale promettono di essere di ordini di grandezza più economici. Anche la configurazione completa da 12 moduli dell'azienda costerebbe circa 3 miliardi di dollari, secondo le stime dell'azienda. Al contrario, l'impianto Vogtle di Westinghouse in Georgia, che comprende due reattori da 1.200 megawatt, inizialmente doveva costare 14 miliardi di dollari e si è gonfiato fino a ben oltre 20 miliardi di dollari.
La centrale elettrica inaugurale di NuScale sarebbe Di proprietà dalla Utah Associated Municipal Power Systems e gestito da Energy Northwest. Se tutto andrà bene, inizierà a generare elettricità nel 2026. Questo, ovviamente, è ancora quasi un decennio fuori. Ma la speranza è che una volta che l'NRC avrà firmato i progetti del reattore e l'azienda avrà stabilito la sua catena di approvvigionamento e il processo di produzione di terze parti, diventerà più veloce e più facile allineare i clienti e lanciare i reattori. Qualsiasi sito di progetto, tuttavia, dovrà comunque passare attraverso un'autorizzazione normativa aggiuntiva.
Ciascuno dei moduli di alimentazione di NuScale sarebbe alto 74 piedi e largo 15 piedi e potrebbero essere suddivisi in tre componenti progettati per essere spediti su chiatta, camion o treno. Sono versioni ridotte e semplificate dei tradizionali reattori ad acqua leggera pressurizzata, ma con nuove caratteristiche di sicurezza. Tra le altre cose, il reattore verrebbe collocato sottoterra in una pozza d'acqua, che fungerebbe anche da refrigerante. Ciò eliminerebbe la necessità di serbatoi, pompe e tubazioni aggiuntivi. Consentirebbe inoltre a un sistema di sicurezza passiva di spegnere automaticamente il reattore e raffreddarlo senza l'intervento umano, anche in caso di una perdita di potenza prolungata come quella innescata da uno tsunami a Fukushima, in Giappone.
Il caso di sicurezza non è secondo a nessuno, afferma Tom Mundy, chief commercial officer di NuScale.
A numero di altre società e istituti di ricerca stanno perseguendo le cosiddette tecnologie SMR di quarta generazione, tra cui sale fuso e gas ad alta temperatura. Ma in generale, questi devono affrontare sfide tecniche più difficili, oltre a quelle normative, e potrebbero richiedere più tempo per svilupparsi.
Il principale finanziatore di NuScale è la grande società di ingegneria Fluor, che ha acquisito una quota di maggioranza nella società nel 2011. Nel 2013, il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti ha assegnato alla società 217 milioni di dollari nell'ambito del programma di supporto tecnico per le licenze SMR. Ma la proposta di budget dell'amministrazione Trump include forti tagli ai programmi nucleari del DOE, che potrebbero mettere a repentaglio la capacità dell'azienda di assicurarsi i restanti 47 milioni di dollari di quella sovvenzione.
Mundy è ottimista sul fatto che prevarrà il sostegno bipartisan. In effetti, un certo numero di legislatori repubblicani sollecitato Il presidente Trump in una lettera di maggio a sostegno dello sviluppo degli SMR, sottolineando l'imminente concorrenza di Cina e Russia.
Nonostante la promessa degli SMR, la tecnologia non è una scommessa sicura. In particolare, anche se gli esborsi di capitale sono considerevolmente inferiori, ciò non significa necessariamente che produrranno costi dell'elettricità competitivi, in particolare rispetto al gas naturale a basso costo.
Secondo quanto riferito, alcuni giocatori si sono già ritirati dagli SMR, tra cui Westinghouse e Babcock & Wilcox, almeno in parte a causa della concorrenza di fonti di energia più economiche.
Il costo per megawattora non diminuisce necessariamente solo perché stai costruendo un impianto più piccolo, afferma Ryan Fitzpatrick, vicedirettore del programma per l'energia pulita presso il think tank Third Way. Ci devono essere risparmi sui costi derivati da altri processi.
Questi potrebbero includere cose come tempi di costruzione più brevi e nuove funzionalità di progettazione che riducono le spese normative. Ma la chiave per ridurre i costi sarebbe la creazione di fabbriche per sfornare molti reattori, afferma Neil Todreas, professore di scienze e ingegneria nucleare al MIT.
Ciò, tuttavia, potrebbe presentare una piccola sfida: assicurarsi i finanziamenti per costruire gli impianti richiederà probabilmente molti ordini, ma sarebbe difficile per un'azienda ottenere quegli ordini prima di poter produrre in modo affidabile reattori a basso costo .
Inoltre, l'Unione degli scienziati interessati ha sollevato domande separate su quanto saranno davvero sicure e protette le piante. Tra le altre questioni, il gruppo notato che una rete ampiamente distribuita di reattori più piccoli ma più numerosi potrebbe rendere più difficile la salvaguardia del materiale nucleare che, tra gli altri pericoli, può essere utilizzato per realizzare bombe sporche.
Alla fine, gli SMR possono o meno diventare il modo ideale o più economico per aggiungere una significativa generazione nucleare alla rete. Ma in una nazione in cui è diventato quasi impossibile costruire nuove centrali nucleari, potrebbe semplicemente essere la tecnologia necessaria per far ripartire l'industria, afferma Todreas.
Non sono sicuro che ci sarà una marcia verso i piccoli reattori modulari negli Stati Uniti per decenni, o che sostituiranno completamente le grandi centrali elettriche, dice. Ma certamente nel breve termine, sono molto importanti per la salute dell'energia nucleare negli Stati Uniti.