Il governo punta a riaccendere le centrali nucleari in Italia entro il 2050, ma scommette su nuovi reattori, pi\u00f9 piccoli e sicuri, che quasi nessuno ha ancora costruito. Guida alle tecnologie del nuovo nucleare. Questa settimana la Camera ha approvato la legge delega del governo per riportare il nucleare in Italia entro il 2050. Dopo il via libera del Senato, atteso nelle prossime settimane, l’esecutivo avr\u00e0 un anno per scrivere i decreti attuativi, poi serviranno licenze, valutazioni di sicurezza, l’individuazione dei siti. Il piano non guarda alle grandi centrali del passato, ma a una nuova famiglia di impianti: i piccoli reattori modulari, noti con la sigla inglese SMR. Sono reattori in miniatura, in genere sotto i 300 megawatt di potenza, contro le migliaia di una centrale tradizionale, pensati per essere costruiti in serie come pezzi standard e poi assemblati sul posto. L’idea \u00e8 installarne molti, dove serve energia, abbattendo costi e tempi dei grandi cantieri. Al governo ne servirebbe una ventina per coprire circa il 10% del fabbisogno elettrico nazionale, e secondo il ministro Pichetto Fratin i primi potrebbero accendersi gi\u00e0 nel 2035. Qui i tempi della politica e quelli della tecnologia divergono. Questi piccoli reattori sono quasi tutti ancora prototipi: in Europa e negli Stati Uniti nessuno \u00e8 collegato a una rete elettrica commerciale, e la piena maturit\u00e0 \u00e8 stimata non prima di una decina d’anni. Di che nucleare stiamo parlando, allora? Questa guida mette ordine tra le sigle, dalla terza generazione agli stessi SMR fino agli AMR e alla quarta generazione. Che cosa significano queste definizioni? Quali opzioni sono gi\u00e0 disponibili e quali ancora in fase di sviluppo? Andiamo con ordine in una miniguida per capire le tecnologie di cui si parla.<\/p>\n\n\n\n
I reattori di terza generazione<\/p>\n\n\n\n
Rappresentano oggi il riferimento tecnologico per tutte le nuove centrali nel mondo. Non una rottura radicale con il passato, ma un’evoluzione profonda dei reattori di seconda generazione, che costituiscono ancora la gran parte del parco nucleare globale. Come spiega Alessandro Dodaro, direttore del Dipartimento Nucleare di ENEA, la terza generazione nasce da una priorit\u00e0 vitale: portare la sicurezza a un livello mai raggiunto prima. \u00abQuesto \u00e8 possibile\u00bb, spiega Dodaro, \u00abgrazie all’introduzione delle cosiddette \u00absicurezze passive\u00bb, cio\u00e8 sistemi che non hanno bisogno n\u00e9 dell’intervento umano n\u00e9 di fornitura di energia dall’esterno per entrare in funzione\u00bb. Il riferimento \u00e8 a uno dei punti pi\u00f9 critici nella gestione di un impianto nucleare: la perdita di alimentazione elettrica. \u00abIl blackout \u00e8 uno dei problemi principali. Se non ho elettricit\u00e0, ho difficolt\u00e0 a gestire il reattore. Nei sistemi di terza generazione questo problema viene superato\u00bb. Come? Con soluzioni semplici ma robuste, \u00abbasate su fenomeni fisici\u00bb, osserva Dodaro, \u00abe quindi non dipendenti da altri fattori esterni. Una mela cade perch\u00e9 la forza di gravit\u00e0 esiste indipendentemente dall’elettricit\u00e0 e questo vale anche per i nuovi sistemi di sicurezza passiva implementati nei reattori di terza generazione\u00bb. Il raffreddamento del nocciolo in emergenza non \u00e8 pi\u00f9 affidato cos\u00ec a pompe, valvole e controlli attivi, ma a meccanismi automatici: acqua che scende per gravit\u00e0, fluidi che circolano per convezione naturale, barre di controllo che cadono arrestando la reazione di fissione. Tecnologicamente, i reattori di terza generazione continuano a basarsi sul raffreddamento ad acqua. Una scelta che garantisce affidabilit\u00e0 e una filiera consolidata, ma porta con s\u00e9 un limite: l’uso poco efficiente del combustibile. \u00abUna volta consumato circa il 10% dell’uranio 235, il combustibile diventa esausto\u00bb, spiega Dodaro. Il riprocessamento \u00e8 possibile, ma costoso, e quindi poco praticato.<\/p>\n\n\n\n
Oggi i principali modelli si concentrano in tre famiglie<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n Il confronto tra questi progetti mette in luce una questione delicata: la perdita di continuit\u00e0 industriale in Occidente. \u00abCoreani, cinesi e russi non si sono mai fermati\u00bb, osserva. \u00abHanno continuato a costruire reattori, mantenendo competenze, filiere e organizzazione\u00bb. Il risultato \u00e8 che il progetto di Barakah si \u00e8 chiuso in circa sei anni, addirittura uno in meno rispetto a quanto pianificato. \u00abLa centrale era pronta prima del previsto\u00bb, racconta Dodaro, \u00abe si \u00e8 dovuto aspettare che il personale completasse il percorso di formazione prima di metterla in funzione\u00bb. Lo scenario europeo \u00e8 molto diverso. I cantieri di Olkiluoto e Flamanville, inizialmente previsti in tempi analoghi, si sono invece protratti per decenni, con aumenti di costo enormi. \u00abEuropa e Stati Uniti si sono fermati per troppo tempo\u00bb, spiega Dodaro. \u00abCostruire una centrale nucleare non \u00e8 una cosa banale. \u00c8 un po’ come un diesel: se lo lasci fermo per anni, poi devi far ripartire la macchina\u00bb. La difficolt\u00e0 non \u00e8 stata tanto tecnologica quanto organizzativa e industriale.<\/p>\n\n\n\n I REATTORI DI TERZA GENERAZIONE<\/strong><\/p>\n\n\n\n Smr: nuovi, piccoli e modulari<\/p>\n\n\n\n Da qui nasce l’interesse crescente per gli small modular reactor (Smr). \u00abSono reattori di terza generazione su scala ridotta. Non una nuova tecnologia, ma un nuovo modello di business\u00bb, chiarisce Dodaro. Diversi progetti sono gi\u00e0 in fase avanzata di sviluppo: \u00abmodelli certificati dalle autorit\u00e0 di controllo, che potrebbero essere costruiti da subito\u00bb. Tra questi, il francese Nuward di EDF, lo statunitense NuScale e il britannico Rolls-Royce. \u00abSono tutti reattori ad acqua, derivati dalla terza generazione, ma progettati fin dall’inizio per essere realizzati in serie\u00bb. Un primo impianto \u00e8 gi\u00e0 in costruzione in Canada e dovrebbe entrare in funzione nel 2029. Alla logica della grande centrale si sostituisce quella della serialit\u00e0. \u00abIl costo di una centrale nucleare sta quasi tutto nella costruzione\u00bb, osserva Dodaro. \u00abGestione, esercizio e smantellamento incidono molto meno\u00bb. Realizzare grandi impianti significa concentrare enormi investimenti in un unico cantiere. Con gli Smr \u00abl’effetto scala viene sostituito dalla serialit\u00e0: invece di una centrale gigantesca se ne possono realizzare molte pi\u00f9 piccole, con componenti standardizzati prodotti in fabbrica e assemblati sul posto\u00bb. L’obiettivo: ridurre tempi, rischi finanziari e incertezze dei grandi cantieri.<\/p>\n\n\n\n La rivoluzione della quarta generazione<\/p>\n\n\n\n Se la terza generazione rappresenta un’evoluzione orientata alla sicurezza, la quarta introduce un cambiamento pi\u00f9 profondo, che riguarda anche l’uso del combustibile e dell’energia prodotta. \u00abI reattori di quarta generazione non sono ancora in dispiegamento\u00bb, spiega Dodaro, \u00abperch\u00e9 servono risultati tecnologici pi\u00f9 avanzati, ma permettono di superare alcuni limiti strutturali dei reattori attuali\u00bb. Il punto centrale \u00e8 il sistema di raffreddamento. \u00abNei reattori di terza generazione il refrigerante \u00e8 l’acqua, che rallenta i neutroni\u00bb, dice Dodaro. \u00abDiventano neutroni termici e possono indurre fissione quasi esclusivamente con l’uranio 235\u00bb. Nella quarta generazione, invece, il refrigerante non rallenta i neutroni, che restano molto energetici. La fissione pu\u00f2 cos\u00ec avvenire anche sull’uranio 238, sul plutonio e su altri attinidi (elementi pesanti radioattivi presenti nelle scorie) oggi considerati scarti. Il combustibile viene utilizzato molto pi\u00f9 a fondo, senza praticamente lasciare rifiuti radioattivi. Un approccio che ha anche un impatto diretto sul tema della proliferazione delle armi nucleari. Tra i diversi concetti di reattori di quarta generazione in fase di sviluppo, \u00abil programma pi\u00f9 avanti in assoluto sembra essere il russo Brest\u00bb. La Russia non ha mai interrotto la costruzione e la ricerca nel settore nucleare, mantenendo una continuit\u00e0 industriale che oggi si riflette in un vantaggio temporale. In Europa il percorso \u00e8 pi\u00f9 graduale. Un primo sviluppo sono gli advanced modular reactor (Amr), \u00abreattori di piccola taglia raffreddati a metalli fusi\u00bb, spiega Dodaro. Sono una sorta di \u00abquarta generazione\u00bb, che permettono di testare materiali, sistemi di raffreddamento e configurazioni del nocciolo su scala ridotta. In questo ambito l’Enea ha un ruolo di primo piano. Grazie alle infrastrutture del Centro Ricerche di Brasimone e Bologna e a competenze sui metalli liquidi mantenute anche durante i decenni di stop del nucleare in Italia, l’ente \u00e8 partner in tutti i principali progetti europei sui reattori di quarta generazione di piccola taglia. Uno di questi \u00e8 il programma sviluppato dal consorzio EAGLES, composto da Ansaldo Nucleare, Enea, Raten e Sck Cen, che punta alla realizzazione entro il 2034 di un primo prototipo per testare combustibile e materiali avanzati seguito da un secondo dimostratore pre-commerciale. Il reattore commerciale (EAGLES-300) dovrebbe essere pronto per il 2039. Accanto a questo percorso, c’\u00e8 il progetto di Newcleo, sostenuto in larga parte da capitali privati e condotto con la collaborazione dell’Enea. \u00abCon loro stiamo lavorando alla realizzazione entro il 2026 di un primo dimostratore non nucleare a Brasimone\u00bb, spiega Dodaro. Un impianto che utilizza una resistenza elettrica al posto del nocciolo e che sar\u00e0 in grado di riprodurre il funzionamento di un reattore in tutti i suoi aspetti, tecnologici, termofluidodinamici, di regolazione e controllo. \u00abA valle dei risultati che otterremo\u00bb, prosegue, \u00abl’obiettivo \u00e8 realizzare in Francia un primo reattore di potenza da circa 30 MW all’inizio degli anni Trenta e poi passare a taglie da 200-300 MW entro la met\u00e0 del decennio\u00bb. Accanto ai reattori al piombo fuso, esistono anche altri filoni di ricerca. Negli Stati Uniti si sta lavorando su reattori raffreddati a sodio o sali di sodio, come il progetto Natrium, sviluppato da Terrapower, una societ\u00e0 in cui ha investito anche Bill Gates. \u00abIl sodio reagisce in modo intenso e rapido con aria e acqua\u00bb, osserva Dodaro. \u00abMa se gli americani stanno andando avanti su questa strada probabilmente \u00e8 perch\u00e9 hanno risolto alcune delle criticit\u00e0 che in passato avevano reso questi reattori poco competitivi\u00bb. Un ulteriore elemento distintivo della quarta generazione riguarda il modo in cui l’energia prodotta pu\u00f2 essere utilizzata, con molti meno sprechi. Quando l’elettricit\u00e0 non \u00e8 richiesta dalla rete, il calore prodotto dal reattore pu\u00f2 essere utilizzato per ricavare idrogeno o per sistemi di accumulo termico. Una differenza sostanziale rispetto ai reattori di terza generazione, pensati principalmente per la produzione continua di elettricit\u00e0. Ma la vera sfida resta quella tecnologica. \u00abUn conto \u00e8 gestire grandi masse d’acqua, un conto \u00e8 movimentare piombo liquido\u00bb, sottolinea Dodaro. \u00abLe temperature operative arrivano a 600 \u00b0C, con requisiti di sicurezza fino a 800 \u00b0C. Sono problemi tecnologici, non scientifici, su cui noi stiamo lavorando nei nostri progetti di ricerca\u00bb, conclude. \u00abE i problemi tecnologici, per loro natura, si risolvono\u00bb.<\/p>\n\n\n\n I reattori di quarta generazione<\/strong><\/p>\n\n\n\n Riccardo Oldani<\/p>\n\n\n\n <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Il governo punta a riaccendere le centrali nucleari in Italia entro il 2050, ma scommette su nuovi reattori, pi\u00f9 piccoli e sicuri, che quasi nessuno ha ancora costruito. Guida alle tecnologie del nuovo nucleare. Questa settimana la Camera ha approvato la legge delega del governo per riportare il nucleare in Italia entro il 2050. 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Che cosa sono<\/strong><\/td> Reattori nucleari evoluti rispetto alla seconda generazione, progettati per innalzare drasticamente il livello di sicurezza.<\/td><\/tr> Tipologie<\/strong><\/td> Reattori di grande taglia come EPR e AP, e reattori di piccola taglia (Smr) derivati dagli stessi concetti.<\/td><\/tr> Sistemi di raffreddamento<\/strong><\/td> Principalmente ad acqua.<\/td><\/tr> Sistemi di sicurezza<\/strong><\/td> Sicurezze passive basate su fenomeni fisici come gravit\u00e0 e circolazione naturale dei fluidi.<\/td><\/tr> Tipi di combustibile<\/strong><\/td> Uranio, con utilizzo limitato del materiale fissile.<\/td><\/tr> Potenza degli impianti<\/strong><\/td> I reattori di terza generazione sono in gran parte impianti di grande taglia, con potenze dell’ordine di 1.000\/1.600 MW elettrici per singolo reattore, come nel caso degli EPR europei. Gli Smr vanno da alcune decine fino a 300\/400 MW a seconda del progetto.<\/td><\/tr> Stato di sviluppo<\/strong><\/td> Tecnologia matura e gi\u00e0 in esercizio in diversi Paesi.<\/td><\/tr> Punti di forza<\/strong><\/td> Alti standard di sicurezza, tecnologia consolidata, filiera industriale esistente.<\/td><\/tr> Limiti attuali<\/strong><\/td> Uso inefficiente del combustibile e costi elevati per grandi impianti.<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n Che cosa sono<\/strong><\/td> Progettati per chiudere il ciclo del combustibile e ridurre scorie e rischi di proliferazione.<\/td><\/tr> Tipologie<\/strong><\/td> Reattori raffreddati a piombo liquido;Reattori raffreddati a sodio o sali di sodio;Versioni di piccola taglia (Amr).<\/td><\/tr> Sistemi di raffreddamento<\/strong><\/td> Metalli liquidi come piombo o sodio; sali fusi.<\/td><\/tr> Sistemi di sicurezza<\/strong><\/td> Sicurezza intrinseca basata sulle propriet\u00e0 fisiche del refrigerante e sulla solidificazione del metallo in caso di incidente.<\/td><\/tr> Tipi di combustibile<\/strong><\/td> Combustibile riprocessato, inclusi uranio 238, plutonio e altri attinidi.<\/td><\/tr> Potenza degli impianti<\/strong><\/td> Sono pensati inizialmente per potenze pi\u00f9 contenute rispetto alle grandi centrali tradizionali. I primi dimostratori puntano a taglie comprese tra 30 e 300 MW elettrici. L’obiettivo \u00e8 arrivare progressivamente a reattori di potenza maggiore una volta validate le nuove tecnologie.<\/td><\/tr> Stato di sviluppo<\/strong><\/td> Ricerca avanzata e dimostratori in fase di realizzazione; primi impianti commerciali previsti tra fine anni Trenta e inizio anni Quaranta.<\/td><\/tr> Punti di forza<\/strong><\/td> Uso efficiente del combustibile, riduzione delle scorie, flessibilit\u00e0 nell’uso del calore.<\/td><\/tr> Limiti attuali<\/strong><\/td> Sfide tecnologiche sui materiali, complessit\u00e0 industriale, tempi di sviluppo leggermente pi\u00f9 lunghi rispetto ai reattori raffreddati ad acqua.<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n