Ilaria Rosella Pagliaro La Cina inaugura il primo reattore nucleare al mondo resistente alla fusione, una tecnologia innovativa che promette un futuro più sicuro per l'energia nucleare
©Tsinghua University
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Una centrale nucleare su larga scala in Cina è la prima al mondo a essere completamente immune a pericolosi incidenti di fusione del nucleo, anche in caso di perdita totale di alimentazione esterna. Sebbene il design non possa essere adattato ai reattori nucleari esistenti in tutto il mondo, potrebbe rappresentare un modello per quelli futuri.
Come funzionano i moderni impianti nucleari
Le centrali nucleari moderne sono progettate con numerosi sistemi di sicurezza per prevenire esplosioni catastrofiche. È vero che le vecchie centrali nucleari hanno subito incidenti di esplosione di vapore causati da reazioni positive a vuoto, come nel caso di Chernobyl. Tuttavia, le centrali nucleari moderne, come quelle di terza e quarta generazione, sono dotate di molteplici sistemi di sicurezza passivi e attivi per prevenire tali incidenti. Questi sistemi includono:
- Sistemi di raffreddamento d’emergenza: Per prevenire il surriscaldamento del nucleo.
- Barriere multiple di contenimento: Per evitare il rilascio di materiali radioattivi.
- Design intrinsecamente sicuro: Reattori progettati per spegnersi automaticamente in caso di anomalie.
Quindi, mentre non si può affermare con assoluta certezza che un’esplosione sia impossibile, le probabilità di un tale evento sono estremamente basse grazie ai miglioramenti tecnologici e ai rigorosi protocolli di sicurezza. Acqua o anidride carbonica liquida sono spesso utilizzate come refrigeranti, ma questi tipicamente dipendono da fonti di alimentazione esterne per funzionare.
Se questi sistemi falliscono, i reattori possono diventare troppo caldi, portando a esplosioni o surriscaldamento, causando la fusione dell’impianto a causa del calore in eccesso. In un primo caso mondiale, i ricercatori dell’Università di Tsinghua in Cina hanno dimostrato con successo un reattore nucleare a fissione resistente alla fusione. Il design del reattore gemello può generare 105 MW di potenza ciascuno ed è in sviluppo dal 2016. La tecnologia è un passo positivo per l’industria dell’energia nucleare dopo la fusione a Fukushima in Giappone oltre un decennio fa.
Vantaggi del reattore nucleare a letto di ciottoli
I reattori nucleari convenzionali utilizzano barre di combustibile ad alta densità energetica, contenenti grandi quantità di uranio con piccole quantità di grafite. Nel design del reattore HTR-PM, la barra di combustibile è invertita, e una grande quantità di grafite viene utilizzata per incapsulare l’uranio. Questo rende la densità energetica del combustibile molto più bassa, simile a ciottoli in un corpo d’acqua più grande.
Questo approccio ha due vantaggi principali. Il primo è che la reazione di fissione nucleare avviene molto più lentamente rispetto a un reattore convenzionale e può resistere a temperature più elevate per periodi più lunghi. Il secondo vantaggio è che il calore in eccesso generato durante il processo viene disperso su un’area di combustibile più ampia e può essere raffreddato utilizzando metodi passivi o non consumatori di energia, come la conduzione e la convezione.
Ad ogni modo, il reattore cinese non è il primo con capacità di auto-moderazione: esistono altre tecnologie come MRS (Molten Salt Reactors), FNRs (Fast Neutron Reactors) e iPWRs (integral Pressurized Water Reactors), note per avere caratteristiche che permettono loro di ridurre o controllare la reazione nucleare in condizioni di anomalia.
L’ambizioso tentativo della Cina
Il paese asiatico sta costruendo reattori nucleari a un ritmo senza precedenti, ma tentare di realizzare un reattore nucleare su scala commerciale per una nuova tecnologia è una prima volta anche per la Cina.
L’Istituto di Tecnologia Nucleare e Nuova Energia ha iniziato la costruzione dell’HTR-PM su scala commerciale in un impianto a Shandong nel 2016, con l’aspettativa che il sito sarebbe stato pronto per i test un anno dopo. Il reattore ha iniziato l’operazione commerciale solo a dicembre 2023. Per dimostrare che poteva raffreddarsi senza una fonte esterna, il team ha spento entrambi i moduli mentre funzionavano a piena potenza e ha iniziato a monitorare i movimenti di temperatura all’interno del reattore.
Come previsto, i reattori si sono raffreddati naturalmente e hanno raggiunto una temperatura stabile 35 ore dopo lo spegnimento. Tuttavia, la tecnologia non può essere adattata ai reattori nucleari esistenti. Per costruire un futuro in cui i reattori nucleari siano a prova di fusione, l’industria dell’energia nucleare dovrà prima costruire reattori HTR-PM.
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Fonte: Tsinghua University
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