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Questo nuovo combustibile potrebbe rendere l'energia nucleare più sicura ed economica
Con 65 reattori in costruzione nel mondo e altri 173 previsti, l'industria nucleare sta scommettendo che la sua tanto attesa rinascita è vicina. Ma rendere più economiche le centrali nucleari esistenti e nuove continua a essere la sfida più grande.
Un modo per vincere la sfida è rendere le barre di combustibile dei reattori più sicure ed efficienti. Lightbridge , una società di Reston, in Virginia, che ha lavorato a nuove tecnologie per i combustibili per un quarto di secolo, ha presentato un combustibile metallico per i reattori nucleari che, secondo lei, farà proprio questo.
Le barre di combustibile prodotte da Lightbridge differiscono da quelle di oggi in diversi modi. Piuttosto che un ossido ceramico di uranio, sono fatti di una lega di uranio-zirconio che trasporta il calore più facilmente. E piuttosto che un tubo che contiene palline di uranio cilindriche, ognuna è un singolo pezzo di metallo, increspato come un pezzo di liquirizia e che si avvolge a spirale in un'elica. Questa forma consente a più acqua di fluire sulla superficie dell'asta, trasferendo più calore e aumentando così la produzione di elettricità. La maggiore superficie aumenta anche il margine di sicurezza del nocciolo del reattore, consentendo alle barre di sostenere reazioni nucleari a temperature molto più basse: la loro temperatura interna durante il funzionamento è di circa 360° ° C, quasi 900 gradi più freddo delle canne convenzionali.
Formate da una solida lega metallica, le nuove barre di combustibile di Lightbridge potrebbero rendere gli impianti nucleari esistenti più sicuri ed economici.
Il risultato, afferma Seth Grae, CEO di Lightbridge, è un reattore più potente, più sicuro e più conveniente che può aiutare a ridurre le emissioni di gas serra nei prossimi anni. Le sole energie rinnovabili non ci porteranno da qui in termini di raggiungimento dei nostri obiettivi climatici in tempo, afferma Grae. Nuovi tipi di reattori non ci arriveranno in tempo. L'uso crescente dei reattori odierni e dei nuovi reattori [convenzionali] è una componente necessaria di qualsiasi percorso di successo per raggiungere gli obiettivi climatici.
All'inizio di quest'anno Lightbridge ha accettato di lavorare con il gigante nucleare francese Areva per commercializzare le nuove barre di combustibile, che potrebbero essere installate nei reattori esistenti e di nuova costruzione già nel 2020, afferma Grae. La tecnologia potrebbe aumentare del 10% la potenza dei reattori esistenti estendendo il tempo di funzionamento tra i rifornimenti (un indicatore economico chiave per le centrali nucleari) da 18 mesi a 24. La sostituzione delle barre convenzionali in un reattore esistente aggiungerebbe 60 milioni di dollari di entrate annuali per un reattore da 1.100 megawatt, dice l'azienda.
Il nuovo combustibile rappresenta un importante miglioramento rispetto al combustibile a ossido convenzionale per i reattori [convenzionali], afferma Per Peterson, professore di ingegneria nucleare all'Università della California, Berkeley, che dirige un team che sviluppa un design avanzato del reattore . La capacità del carburante Lightbridge di funzionare a temperature molto inferiori rispetto al carburante a base di ossido convenzionale ha importanti vantaggi in termini di sicurezza.
La questione della sicurezza, tuttavia, è complicata, secondo Ian Scott, cofondatore di Energia Moltex , una società con sede nel Regno Unito che sta sviluppando un avanzato reattore a combustibile liquido. L'elevata capacità di trasferimento del calore del combustibile solido significa che le barre si raffredderebbero più rapidamente in caso di perdita temporanea di refrigerante. Ma il punto di fusione delle barre di Lightbridge è molto più basso di quello del combustibile a base di ossido di uranio, il che significa che in un incidente totale, in stile Fukushima, il disastro potrebbe verificarsi molto prima.
C'è una grande spinta al momento per creare combustibili 'tolleranti agli incidenti' per i reattori [convenzionali], afferma Scott. Questi sono combustibili che sono Di più tollerante a temperature molto elevate in un incidente 'oltre la progettazione' rispetto all'ossido di uranio. Il carburante Lightbridge va nella direzione opposta.
Resta da vedere come esattamente le autorità di regolamentazione della Nuclear Regulatory Commission vedranno la sicurezza e i vantaggi economici del nuovo combustibile. Ma non c'è dubbio che i reattori esistenti, e quelli di nuova costruzione di design convenzionale, siano maturi per una tecnologia innovativa per i combustibili.
L'uso di questo combustibile nelle nuove costruzioni aiuterà a migliorare l'economia del nucleare, il che sarà molto utile per l'industria nel suo insieme, afferma Leslie Dewan, cofondatrice di Potenza transatomica , che sta lavorando a un progetto per un avanzato reattore a combustibile liquido. Penso che la più grande incognita sia la quantità di tempo necessaria per certificare il nuovo carburante.