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La nuova progettazione del reattore veloce a sali fusi aumenta la sicurezza dell’energia nucleare

Immaginate una fonte sicura di energia elettrica che possa soddisfare le nostre esigenze globali per migliaia di anni, senza generare CO2. I sostenitori dell’energia nucleare affermano che il reattore potrebbe fornire proprio questo, con un progetto che sviluppa nuove caratteristiche di sicurezza.

Energia

Secondo un recente rapporto dell’ONU, la popolazione mondiale dovrebbe raggiungere quasi 11 miliardi di persone entro la fine di questo secolo, aumentando la domanda complessiva di fornitura di energia. A causa dell’effetto serra e del cambiamento climatico, c’è un urgente bisogno di soluzioni energetiche su larga scala con un’impronta di carbonio ridotta. L’energia nucleare è una di queste opzioni. In effetti, l’UE è il più grande generatore di elettricità nucleare del mondo e l’energia nucleare è una componente fondamentale della European Energy Roadmap 2050. Tuttavia, con i ricordi degli incidenti di Chernobyl e Fukushima-Daiichi, le preoccupazioni in materia di sicurezza e sostenibilità devono essere soddisfatte prima che si possa ottenere un’adozione diffusa. Il progetto SAMOFAR, sostenuto dall’UE, nell’ambito del programma di ricerca Euratom, ha avanzato la progettazione di reattori veloci a sali fusi (Molten Salt Fast Reactor, MSFR) per fornire una svolta nella sicurezza nucleare e nella gestione delle scorie nucleari. Tra i risultati ottenuti, il progetto ha migliorato la progettazione complessiva del reattore, ha sviluppato metodi di valutazione della sicurezza integrale, ha progettato valvole di sicurezza per il congelamento e ha generato dati migliori sul comportamento dei sali utilizzati nel sistema.

Sicuro, sostenibile con una gestione ottimale dei rifiuti

La nuova generazione di reattori nucleari deve essere progettata con i più elevati standard di sicurezza incorporati fin dall’inizio. Come delineato nella tabella di marcia della piattaforma per l’energia nucleare sostenibile, l’ulteriore sviluppo di reattori autofertilizzanti a spettro veloce e dei cicli di combustibile associati è evidenziato come particolarmente importante per la loro efficienza del combustibile, rispetto ai reattori a bruciatore. «Un reattore autofertilizzante produce più materiale fissile di quello che consuma, mentre un bruciatore distrugge più materiale fissile (principalmente plutonio) di quello che produce», spiega Jan Leen Kloosterman, coordinatore del progetto. L’MSFR di SAMOFAR può funzionare sia come reattore autofertilizzante nel ciclo del combustibile al torio con riciclaggio in situ di elementi radioattivi (noti come attinidi), sia come reattore a bruciatore alimentato con plutonio e attinidi minori, incenerendo scorie nucleari a lunga vita. Nel reattore progettato da SAMOFAR, il sale liquido trasporta il combustibile e trasporta il calore. Poiché il sale liquido è a pressione ambiente, quando viene riscaldato può espandersi liberamente, dando un pronunciato feedback di reattività negativa. Ciò significa che se il reattore si surriscalda troppo, la reazione di fissione rallenta automaticamente con la temperatura che si stabilizza a un livello accettabile, poiché il calore di decadimento passivo viene rimosso nell’ambiente. In caso di incidenti, per rimuovere il calore di decadimento, la miscela di sale combustibile viene automaticamente scaricata attraverso i «tappi congelati» nei serbatoi a prova di guasto. La miscela di sale combustibile viene continuamente pulita in un impianto chimico integrato. Il team ha eseguito una serie di test che hanno indagato il comportamento dinamico dei circuiti fluidi riscaldati internamente (come il sale fuso in un reattore) e le proprietà del sale fluido stesso, esaminando il rilascio del prodotto di fissione, le proprietà termofisiche, i fenomeni di congelamento/fusione e le prestazioni della spina di congelamento. Inoltre, è stato sviluppato un simulatore software per dimostrare la risposta del reattore SAMOFAR ai transitori operativi (come l’avvio, l’arresto, il monitoraggio del carico, ecc.). «In concomitanza con i test, questo ci ha dato indicazioni molto utili sul comportamento dinamico e sulle capacità del reattore, che sono state entrambe eccellenti», ha affermato Kloosterman.

Per una forte industria nucleare dell’UE

«Il progetto ha portato a molti sistemi di codice, strumenti e innovazioni all’avanguardia, e quindi ha già contribuito a posizionare l’UE in prima linea nella scienza necessaria per il MSR», ha concluso Kloosterman. Attualmente, il team sta promuovendo la modellizzazione del MSR per portare avanti il lavoro e convalidare sperimentalmente questi codici al fine di garantire ulteriormente la prevenzione degli incidenti.

Parole chiave

SAMOFAR, nucleare, energia, reattore, combustibile, fissione, Chernobyl, Fukushima-Daiichi, torio, plutonio

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