Investimenti e Tecnologie

Il ruolo del nucleare nella transizione energetica

Sono tanti i progetti virtuosi sul nucleare di domani

Secondo il report dell’IEA Net Zero by 2050, il contributo dell’energia nucleare sarà rilevante per raggiungere gli obiettivi di neutralità climatica entro la metà del secolo.

Le reazioni nucleari ad oggi conosciute sono due: fusione e fissione. Nella Fusione, cioè la reazione che avviene normalmente nelle stelle, i nuclei di più atomi si uniscono formando un nuovo elmento chimico con un nucleo più leggero della somma delle masse dei nuclei reagenti, emettendo in questo modo grandi quantità di energia. Nella Fissione, il nucleo atomico di un elemento chimico viene fatto decadere in nuclei di atomi con minore massa, con conseguente emissione di energia.

Secondo IEA, il contributo dell’energia nucleare sarà rilevante per raggiungere gli obiettivi di neutralità climatica entro la metà del secolo

La fusione nucleare a parità di numero di nuclei atomici usati produce molta più energia rispetto alla fissione, non produce scorie radioattive per millenni (ma metalli attivati con una radioattività di un centinaio di anni) e al minimo disturbo il processo di fusione si interrompe, scongiurando il rischio di incidenti catastrofici. Di contro richiede impianti di grosse dimensioni e tecnologie estemamente complesse e dispendiose, ad oggi economicamente inaccessibili, anche se, a causa degli innegabili vantaggi della tecnologia, si registrano molte attività di ricerca e sviluppo sulla tecnologia.

Il progetto ITER, nella fattispecie, è una collaborazione tra le sette maggiori potenze economiche (EU, Cina, India, Giappone, Korea, Russia e USA) che punta a costruire la macchina per la fusione più grande al mondo, le cui prospettive più ottimistiche guardano al 2035. Iter produrrà 500 MW di potenza termica di fusione a fronte di 50 MW di potenza iniettata nella camera di reazione – un fattore di amplificazione della potenza pari a 10 – per impulsi della durata di alcune centinaia di secondi fino a circa un’ora. 

La sua progettazione ha richiesto l’apporto di una vasta comunità di fisici che hanno cercato di comprendere le leggi della fisica dei plasmi e modellato in dettaglio il loro comportamento.

 

Immagine di Unsplash

Iter studia infatti la fisica avanzata legata alla fusione, ma soprattutto la fattibilità tecnica della fusione nucleare come fonte di energia. Il passaggio successivo sarà poi la costruzione del primo reattore, per convertire l’energia termonucleare da fusione in energia elettrica.

Come segnala l’Agenzia Nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile (ENEA), il nostro Paese è tra i pionieri della ricerca sulla fusione, con attività avviate già da decenni.

La fissione è invece una solida realtà, che oggi rappresenta circa il 10% della produzione mondiale di energia elettrica,con 440 reattori in attività a livello globale.

L’utilizzo di questa risorsa dipenderà da diversi fattori tra cui, in primis, la dimostrazione che lo sviluppo degli impianti nucleari possa garantire una serie di standard relativi alla sicurezza e alla gestione delle scorie radioattive.

La fissione nucleare è una realtà solida, che oggi rappresenta circa il 10% della produzione mondiale di energia elettrica, con 440 reattori in attività a livello globale

ENEA sta collaborando allo sviluppo di tecnologie sempre più avanzate nell’ambito della fissione nucleare, il punto di svolta è rappresentato dai Reattori di IV Generazione, in particolare dai Reattori veloci refrigerati a piombo che rappresentano quasi la totalità dell’attività di ricerca e sviluppo nel settore italiano.

Una delle collaborazioni più importanti è quella con Newcleo, startup fondata nel 2021 dal fisico nucleare Stefano Buono e dall’ingegnere nucleare Luciano Cinotti, che si muove su tre fronti: lo sviluppo di un reattore da 30 Mwe di piccole dimensioni raffreddato a piombo, che ridurrebbe la produzione di scorie radioattive poiché il materiale di cui è composto può essere riutilizzato come carburante e un reattore da 200MWe utilizzabile per la produzione e distribuzione dell’energia su larga scala. Infine, l’Accelerator-driven systems, anche detto il «reattore ideale» si tratta di un reattore a piombo che per funzionare necessita di neutroni prodotti dall’esterno grazie a un acceleratore di protoni.

ENEA sta collaborando allo sviluppo di tecnologie sempre più avanzate nell’ambito della fissione nucleare, il punto di svolta è rappresentato dai Reattori di IV Generazione, in particolare dai Reattori veloci refrigerati a piombo che rappresentano quasi la totalità dell’attività di ricerca e sviluppo nel settore italiano. 

Una delle collaborazioni più importanti è quella con Newcleo, startup fondata nel 2021 dal fisico nucleare Stefano Buono e dall’ingegnere nucleare Luciano Cinotti, che si muove su tre fronti: lo sviluppo di un reattore da 30 Mwe di piccole dimensioni raffreddato a piombo, che ridurrebbe la produzione di scorie radioattive poiché il materiale di cui è composto può essere riutilizzato come carburante e un reattore da 200MWe utilizzabile per la produzione e distribuzione dell’energia su larga scala. Infine, l’Accelerator-driven systems, anche detto il «reattore ideale» si tratta di un reattore a piombo che per funzionare necessita di neutroni prodotti dall’esterno grazie a un acceleratore di protoni.

Foto di IlSole24 ORE

L’idea di “separare” le due parti del processo di fissione aumenterebbe, secondo le ricerche, il livello di sicurezza della centrale: in caso di blackout elettrico (l’evento più rischioso in assoluto per una centrale nucleare) l’acceleratore smetterebbe di funzionare e il reattore, non ricevendo i neutroni necessari, si spegnerebbe. Un sistema che scongiurerebbe disastri e risolverebbe il problema delle scorie radioattive.

Per ridurre la quantità di scarti, Newcleo porta avanti ricerche per introdurre il torio tra i carburanti che alimentano i reattori nucleari, meno raro dell’uranio e che non ha bisogno di essere “arricchito” per cui produce meno scorie. Il suo tempo di ritorno a una radioattività “naturale” è di circa 200-300 anni, contro i 200-300 mila di materiali come il plutonio. Inoltre, i reattori di piccole dimensioni – che possono essere facilmente trasportati e che hanno un’indipendenza di una decina di anni – possono essere usati anche nel trasporto navale, dal momento che anche in caso di naufragio, il materiale radioattivo a contatto con l’acqua rimarrebbe nel piombo raffreddato.

15 novembre 2022