Resuscitare un progetto di reattore a prova di fusione

Una nuova interpretazione del vecchio design del reattore potrebbe rendere l'energia nucleare più pulita e sicura, e quindi più competitiva con i combustibili fossili.

Una vista all'interno della versione degli anni '70 del reattore a sale fuso di Oak Ridge.

Energia Terrestre , una startup in Ontario, Canada, sta commercializzando il progetto del reattore, che si basa sul lavoro svolto presso l'Oak Ridge National Laboratory nel Tennessee. Terrestri prevede di iniziare a concedere in licenza il progetto in Canada entro la fine dell'anno.

Terrestrial sta progettando un reattore che utilizza sale fuso anziché acqua come refrigerante.

I ricercatori di Oak Ridge hanno dimostrato e testato vari reattori a sali fusi negli ultimi decenni. Terrestrial ha modificato uno di questi progetti in modo che renderà la tecnologia abbastanza economica da poter essere implementata.

I reattori nucleari convenzionali costano molto di più da costruire rispetto alle centrali elettriche a combustibili fossili in gran parte a causa delle norme di sicurezza che prevedono pompe ridondanti costose, strutture di contenimento e altre parti. Il CEO di Terrestrial Simon Irish afferma che il design del sale fuso potrebbe consentire di semplificare e ridurre i costi dei sistemi di sicurezza.

Nei modelli a sale fuso, se l'alimentazione si interrompe o il reattore è danneggiato, il sistema si raffredderà da solo senza consentire la diffusione della radioattività. I reattori nucleari convenzionali devono essere raffreddati attivamente, con l'acqua continuamente pompata attraverso di essi. Se le pompe si fermano, il carburante inizia a surriscaldarsi, il che può portare al rilascio di materiali radioattivi nell'ambiente.

Un rendering del progetto del reattore a sale fuso di Terrestrial Energy.

Una manciata di altre startup, tra cui Potenza transatomica , stanno anche lavorando per commercializzare reattori a sali fusi. La tecnologia è anche al centro degli sforzi di ricerca e sviluppo in Cina (vedi Leslie Dewan: Innovators Under 35 e Safer Nuclear Power, a metà prezzo).

I progetti di Terrestrial sono più convenzionali di quelli sviluppati da Transatomic. L'azienda prevede di utilizzare gli stessi materiali impiegati nei reattori testati a Oak Ridge, mentre i progetti di Transatomic utilizzano diversi nuovi materiali.

Nel reattore terrestre, l'uranio viene miscelato con un refrigerante a base di sale fuso. Se il carburante diventa troppo caldo, ciò provoca l'espansione della miscela, il che rallenta la fissione e riduce il calore del carburante. Questo regola automaticamente la temperatura e previene il surriscaldamento. Inoltre, il liquido di raffreddamento bolle solo a temperature molto elevate, quindi, a differenza dell'acqua, non evaporerà anche se le pompe smettono di funzionare.

Inoltre, se il reattore fosse danneggiato e la miscela di combustibile e refrigerante fuoriuscisse, le reazioni di fissione rallenterebbe e il combustibile fuso si solidificherebbe, limitando la diffusione del materiale radioattivo.

Irish afferma che il progetto ridurrà anche le scorie nucleari di circa due terzi perché il reattore funziona a temperature due volte più calde di un reattore convenzionale, il che ne migliora l'efficienza e riduce la quantità di combustibile necessaria. Dice anche che riciclare il carburante, che riduce ulteriormente i rifiuti, è più semplice di quanto non lo sia con i reattori convenzionali.

Per rendere più pratico il design di Oak Ridge, Terrestrial lo ha modificato in modo che potesse essere prodotto in una fabbrica e spedito su camion a una centrale elettrica.

Un'altra caratteristica distintiva del design di Terrestrial è che le parti chiave sono usa e getta. Una sfida con il design a sale fuso di Oak Ridge è che un materiale critico, la grafite, non dura molto a lungo, il che significherebbe che gli operatori di un impianto dovrebbero sostituirlo regolarmente. Il nuovo design ospita i componenti principali del reattore, inclusa la grafite, in un'unità sigillata che può essere sostituita ogni sette anni, rendendo teoricamente più semplice il funzionamento dell'impianto.

Terrestrial ha prodotto un progetto preliminare e sta collaborando con Oak Ridge per produrre un progetto ancora più dettagliato, che uno studio di ingegneria potrebbe utilizzare per produrre progetti. La speranza terrestre di vedere il primo reattore commerciale avviato nella prima parte del prossimo decennio.

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