Le scorie radioattive alimentano i reattori di prossima generazione
La radioattività delle scorie nucleari è per natura un risultato delle quantità significative di energia utilizzabile presenti nelle materie fissili. Il riciclaggio e la trasmutazione degli attinoidi minori sono un passo importante verso un definitivo ciclo chiuso del combustibile. Il progetto FAIRFUELS (Fabrication, irradiation and reprocessing of fuels and targets for transmutation), finanziato dall’UE, ha lavorato allo sviluppo di nuovi combustibili basati sul riciclo delle scorie nucleari mediante reirradiazione nei reattori di prossima generazione pensando alla sostenibilità. Aumentando il riciclaggio e la trasmutazione delle scorie nucleari, in cui attinoidi minori di alto livello e a lunga vita vengono trasformati in materiali stabili o a vita breve, FAIRFUELS contribuisce a ridurre il volume e la pericolosità delle scorie radioattive. I reattori veloci sono tra i sistemi a energia nucleare di IV Generazione riconosciuti dalla Piattaforma tecnologica europea per l’energia nucleare sostenibile (SNETP) come una priorità chiave della ricerca nucleare. Essi sono progettati per ridurre notevolmente il consumo di risorse di uranio e per rilasciare la rimanente radioattività a lungo termine nelle scorie nucleari mediante la trasmutazione. L’esperimento MARIOS sulla trasmutazione dell’americio per raccogliere dati sul combustibile irradiato a differenti temperature e porosità è stato completato con successo. Il suo obbiettivo era quello di studiare più da vicino il comportamento dei bersagli degli attinoidi minori in una matrice di ossido di uranio e di mettere a confronto combustibili densi con combustibili a porosità su misura. In questi bersagli vengono prodotte grandi quantità di elio che causano una espansione e danni significativi al materiale sottoposto a irradiazione. Un altro test effettuato nell’ambito di FAIRFUELS è stato l’esperimento di irradiazione SPHERE progettato per confrontare l’americio nella classica forma in pellet e sotto forma di sphere-pac. Gli attinoidi minori contenenti sphere-pac comportano dei processi di fabbricazione più semplici e privi di polveri che sono altamente necessari per ridurre il rischio di contaminazione. I test di irradiazione sono stati effettuati nel reattore ad alto flusso a Petten, nei Paesi Bassi. L’esperimento HELIOS è stato progettato per studiare il comportamento in reattore di combustibili a matrice inerte e bersagli contenenti americio. L’attenzione si è concentrata sullo studio del ruolo che l’americio gioca sulla microstruttura e sulla temperatura del rilascio di gas elio e sull’espansione del combustibile. La comprensione dei meccanismi di rilascio del gas è fondamentale per massimizzare la resa della trasmutazione. Ci si aspetta che i risultati di FAIRFUELS contribuiscano in modo significativo a risolvere il problema delle scorie nucleari radioattive attraverso il riciclaggio di alcuni dei componenti più pericolosi a vita lunga. La trasmutazione in sostanze più sicure mediante irradiazione sarà applicabile allo stesso modo per l’utilizzo negli attuali inceneritori delle scorie nucleari e anche nei futuri reattori nucleari. Queste sono strade importanti per chiudere il ciclo del combustibile nucleare per una migliore sostenibilità e un ridotto impatto ambientale.
Parole chiave
Radioattivo, reattori prossima generazione, scorie nucleari, trasmutazione, attinoidi minori, FAIRFUELS