Gli USA vogliono liberarsi dall’uranio russo con nuovi impianti e torio

Nel marzo 2022, poco dopo l’invasione dell’Ucraina da parte della Russia, il presidente Biden ha firmato un ordine esecutivo che vietava l’importazione di petrolio russo, gas naturale liquefatto e carbone negli Stati Uniti. Sebbene il divieto, insieme alle sanzioni dell’UE, siano stati accusati di aver fatto salire alle stelle i prezzi globali dell’energia, le raffinerie statunitensi non sono state penalizzate dal fatto che la Russia ha fornito solo il 3% delle importazioni di petrolio greggio degli Stati Uniti.

Però agli esperti non è sfuggito che una materia prima energetica era rimasta fuori: l’uranio, soprattutto quello arricchito e pronto per rifornire le centrali nucleari. 
Per molto tempo, gli Stati Uniti sono stati fortemente dipendenti dall’uranio russo e nel 2021 hanno importato circa il 14% del loro uranio e il 28% del proprio uranio arricchito dalla Russia, mentre le cifre per l’Unione Europea erano del 20% e del 26%. E non sembra esserci alcuna fine in vista per questa dipendenza: le aziende statunitensi inviano più di 1 miliardo di dollari ogni anno all’agenzia nucleare statale russa, Rosatom, e importano altri 411,5 milioni di dollari in uranio arricchito solo nel primo trimestre del 2023.

I governi occidentali hanno evitato di sanzionare Rosatom per ovvie ragioni. Ma la loro eccessiva dipendenza dall’uranio russo comporta un rischio enorme perché la maggior parte dei servizi di pubblica utilità conserva solo circa 18 mesi di scorte di carburante, il che significa che i loro settori nucleari andrebbero incontro a un tracollo se Putin decidesse improvvisamente di smettere di vendere il proprio uranio.

“Stiamo sostenendo i costi di un’eccessiva dipendenza dalla Russia per il combustibile nucleare. E non siamo solo noi, è il mondo intero”, si è lamentato Pranay Vaddi, consigliere nucleare della Casa Bianca presso il Consiglio di sicurezza nazionale.

Ci sono però dei piani di ampiamento delle strutture USA. L’impianto Urenco da 5 miliardi di dollari a Eunice, nel Nuovo Messico, ospita centinaia di enormi centrifughe che ruotano a velocità supersoniche per separare gli isotopi di uranio necessari per produrre combustibile per le centrali nucleari. Urenco, che fornisce circa un terzo della domanda statunitense di uranio arricchito, è attualmente in procinto di aumentare la produzione del 15%.

Secondo Karen Fili, amministratore delegato della filiale americana di Urenco, il previsto ampliamento degli stabilimenti del New Mexico sarà completato nel 2027 e, combinato con l’espansione della società madre in Europa, sarebbe sufficiente a coprire la quota di Rosatom nel mercato americano .

“Siamo la soluzione molto ragionevole per gli Stati Uniti. L’aumento della produzione di Urenco sarebbe sufficiente a coprire qualsiasi lacuna nelle importazioni russe”, ha detto Fili.

Com’era prevedibile, il Cremlino ha deriso l’iniziativa e l’ha liquidata come “…un tentativo di creare il mostro di Frankenstein”. Secondo il Cremlino, i tentativi storici dell’Europa di costruire una catena di approvvigionamento integrata di uranio arricchito con singole unità in regioni remote non hanno mai avuto successo. Però questa volta la determinazione degli USA sembra determinante.

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Alternative all’uranio

L’amministrazione Biden è attivamente alla ricerca di alternative all’uranio.

Con l’amministrazione che ha fissato l’obiettivo di raggiungere il 100% di energia senza emissioni di carbonio entro il 2035, l’energia nucleare continuerà probabilmente a essere una questione scottante nonostante sia un combustibile a basso contenuto di carbonio, principalmente perché il combustibile nucleare convenzionale crea molti rifiuti pericolosi. Ciò che darebbe all’energia nucleare un notevole impulso sarebbe un significativo passo avanti tecnologico nella sostituzione del torio con l’uranio nei reattori. Probabilmente sarebbe molto più facile coinvolgere il pubblico nella rimozione del pericoloso uranio.

Minerale di torio

Il torio viene ora pubblicizzato come la “grande speranza verde” della produzione di energia pulita che produce meno rifiuti e più energia dell’uranio, è a prova di fusione, non ha sottoprodotti di qualità militare e può persino consumare le scorte di plutonio esistenti.

Il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti (DOE), il Nuclear Engineering & Science Center del Texas A&M e l’Idaho National Laboratory (INL) hanno collaborato con la Clean Core Thorium Energy (CCTE) di Chicago per sviluppare un nuovo combustibile nucleare a base di torio. soprannominato ANEEL. ANEEL (Advanced Nuclear Energy for Enriched Life) è una combinazione brevettata di torio e “Uranio ad alto dosaggio e basso arricchimento” (HALEU) che intende affrontare i costi elevati e i problemi dei rifiuti tossici (il torio deve essere accoppiato con almeno una piccola quantità di un combustibile fissile perché, da solo, non è in grado di realizzare la fissione).

La principale differenza tra ANEEL e l’uranio attualmente utilizzato nei reattori statunitensi è il livello di arricchimento dell’uranio: ANEEL richiede uranio arricchito solo al 5% contro il 20% dei reattori tradizionali.

Diversi anni fa, CCTE ha iniziato ad adattare i progetti dei reattori esistenti per consentire loro di utilizzare il combustibile ANEEL, che secondo le previsioni della società potrebbe entrare in uso commerciale già nel 2024. Nel frattempo, due anni fa, la Nuclear Regulatory Commission (NRC) degli Stati Uniti ha approvato la richiesta di Centrus Energy di produrre HALEU nel suo impianto di arricchimento a Piketon, Ohio, diventando l’unico stabilimento nel paese a farlo. Tuttavia, se il nuovo carburante si rivelasse un successo, potrebbero verificarsi ulteriori sviluppi.

Sebbene ANEEL offra le migliori prestazioni nei reattori ad acqua pesante, può essere utilizzato anche nei tradizionali reattori a raffreddamento a acqua naturale e ad acqua pressurizzata. Ancora più importante, i reattori ANEEL possono entrare in produzione molto più rapidamente dei reattori tradizionali perché intrensicamente sicuri.

Un altro vantaggio chiave di ANEEL rispetto all’uranio è che può raggiungere un tasso di consumo di carburante molto più elevato, nell’ordine di 55.000 MWd/T (megawatt-giorno per tonnellata di carburante) rispetto a 7.000 MWd/T per il combustibile di uranio naturale utilizzato in reattori ad acqua pressurizzata. Ciò consente al combustibile di rimanere nei reattori molto più a lungo, il che significa intervalli molto più lunghi tra gli arresti per il rifornimento. Ad esempio, la Kaiga Unit-1 dell’India e la Darlington PHWR Unit del Canada detengono il record mondiale di operazioni ininterrotte rispettivamente con 962 giorni e 963 giorni.

Il carburante a base di torio presenta anche altri vantaggi chiave. Uno dei più grandi è che un consumo di carburante molto più elevato riduce i rifiuti di plutonio di oltre l’80%. Il plutonio ha un tempo di dimezzamento più breve di circa 24.000 anni rispetto al tempo di dimezzamento dell’uranio-235 di poco più di 700 milioni di anni. Il plutonio è altamente tossico anche a piccole dosi e provoca malattie da radiazioni, cancro e spesso la morte. Inoltre, il torio ha una temperatura operativa inferiore e un punto di fusione più elevato rispetto all’uranio naturale, rendendolo intrinsecamente più sicuro e più resistente alle fusioni del nucleo.

Ancora un altro vantaggio: nella crosta terrestre c’è più del doppio del torio che dell’uranio. In India il torio è 4 volte più abbondante dell’uranio. Il torio può anche essere estratto dall’acqua di mare proprio come l’uranio, rendendolo quasi inesauribile.

Già a febbraio, la Clean Core Thorium Energy con sede a Chicago e la Canadian Nuclear Safety Commission (CNSC) hanno dato il via alla fase di pianificazione della revisione pre-licenza del torio ANEEL e HALEU di Clean Core, e ormai la procedura è estremamente a buon punto