Il paradosso energetico: Aramco spinge il nucleare USA a gas ad altissima temperatura. Una svolta per l’industria pesante?

Sembra una curiosità, ma è la realtà dei fatti: il gigante saudita del petrolio bussa alla porta del governo americano per chiedere di accelerare sul nucleare. E non un nucleare qualsiasi, ma una tecnologia avanzata capace di generare quel calore infernale necessario per mandare avanti l’industria pesante senza bruciare idrocarburi.

La notizia arriva dal Texas, dove ZettaJoule, una società innovativa nel campo dell’energia, ha incassato il supporto formale di Aramco Services Company per il suo progetto di reattore raffreddato a gas ad alta temperatura (HTGR).

Non solo elettricità: la sfida del calore industriale

Il cuore della questione non è accendere la lampadina di casa, ma fondere l’acciaio e lavorare la chimica. I reattori convenzionali raffreddati ad acqua (quelli che conosciamo tutti) operano intorno ai 300°C. Ottimi per fare vapore e quindi elettricità, ma inutili se ti serve calore di processo industriale. Questa temperatura è massima per i classici PWR, ad acqua compressa, e viene superata, di solito, ma non di moltissimo, dai reattori con raffreddamento e piombo. Solo quelli a sali liquidi operano a temperature di circa 600-700 gradi.

Il reattore modulare (SMR) di ZettaJoule promette di raggiungere i 950°C (1742°F). Parliamo di 600 gradi in più rispetto ai modelli tradizionali.

Questa capacità apre le porte alla decarbonizzazione di settori “Hard-to-abate”, dove le rinnovabili intermittenti faticano a garantire la costanza termica necessaria, il tutto usando direttamente l’energia termica prodotta dal reattore, senza l’intermendiazione della generazione elettrica.

Tecnologia giapponese, soldi arabi, suolo americano

L’aspetto tecnicamente più interessante è che ZettaJoule non sta inventando la ruota, ma la sta modernizzando. La tecnologia si basa sul reattore di prova ad alta ingegneria (HTTR) dell’Agenzia giapponese per l’energia atomica, operativo dal 1998 e tornato recentemente in funzione dopo aver superato i rigidissimi standard post-Fukushima.

Il reattore sperimentale giapponese HTTR

La differenza fondamentale tra i reattori HTGR e quelli ad acqua leggera è che il refrigerante è l’elio anziché l’acqua, e che per il nocciolo del reattore viene utilizzata la grafite. Ciò consente di realizzare una struttura che non porterà alla fusione del nocciolo, nemmeno in caso di perdita della capacità di raffreddamento forzato, come accaduto nell’incidente nucleare di Fukushima Daiichi. L’elio è chimicamente inerte e non reagisce con l’acqua o l’ossigeno causando un’esplosione.

La grafite di grado reattore utilizzata nei reattori HTGR non brucia nell’atmosfera ed è altamente resistente al calore. Ha inoltre un’elevata capacità termica, che le consente di immagazzinare calore e quindi contribuisce a mantenere la forma del nocciolo, prevenendo danni al combustibile anche ad alte temperature. Ciò contribuisce anche alla resistenza del nocciolo del reattore alla fusione.

Ecco le differenze chiave tra le tecnologie:

La mossa politica di Aramco

In una lettera indirizzata ai Dipartimenti dell’Energia e del Commercio degli Stati Uniti, Aramco non si è limitata a fare i complimenti. Ha sollecitato un sostegno federale concreto. Perché? Perché un “bollino blu” del governo USA, accompagnato dai petrodollari sauditi, direbbe agli investitori globali che questa tecnologia è pronta per la scala commerciale.

“Siamo estremamente lieti di ricevere l’approvazione di Aramco […] conferma il potenziale per i nostri SMR avanzati di sbloccare nuove soluzioni per una vasta gamma di industrie” ha dichiarato Mitsuo Shimofuji, CEO di ZettaJoule.

È interessante, e persino ironico, notare come una controllata di un colosso del petrolio stia spingendo per una tecnologia che potrebbe ridurre la dipendenza globale dal petrolio stesso nei processi industriali. O forse, più cinicamente, Aramco sta diversificando il portafoglio sapendo che il futuro richiederà mix energetici complessi.

Reattore HTGR

Perché il gas? Vantaggi e svantaggi

La scelta di un reattore raffreddato a gas (GCR) non è priva di sfide, ma offre vantaggi strutturali indubbi per l’industria:

• Vantaggi:

  • Alta efficienza termodinamica: Più calore significa migliore conversione in lavoro o elettricità (ciclo di Carnot).

  • Sicurezza intrinseca: L’assenza di acqua ad alta pressione elimina il rischio di esplosioni di vapore e la grafite ha un’enorme capacità di assorbire calore in caso di incidenti.³

  • Flessibilità: Può usare uranio naturale o meno arricchito rispetto ad altri design.

• Svantaggi:

  • Densità di potenza: Minore rispetto ai reattori ad acqua, quindi i noccioli sono fisicamente più grandi a parità di potenza.

  • Costi: La grafite nucleare di alta qualità è costosa.

Ora la palla passa a Washington

La tecnologia c’è (ed è giapponese). I capitali e l’interesse commerciale ci sono (e sono sauditi). Il luogo di sviluppo è il Texas. Ora resta da vedere se l’amministrazione USA coglierà l’assist per rivitalizzare la propria leadership nucleare, o se lascerà che questo ibrido tecnologico-finanziario resti un bel progetto sulla carta. Di certo, per chi cerca un’alternativa seria al fossile nell’industria pesante, questa è una strada da seguire con attenzione, ma questa tecnologia viene a comportare un trasferimento di Know How che potrebbe non essere gradito, negli USA, a molti agenti nel settore.

Domande e risposte

Perché Aramco investe nel nucleare se vende petrolio?

Aramco sta attuando una strategia di diversificazione e di “hedging” (copertura dei rischi). Sanno che la transizione energetica è inevitabile nel lungo periodo. Investire in SMR (Small Modular Reactors) ad alta temperatura permette loro di posizionarsi come leader anche nell’energia pulita per l’industria pesante. Inoltre, potrebbero utilizzare questi reattori proprio per i loro processi di raffinazione, riducendo il consumo interno di idrocarburi che possono invece essere esportati a prezzo pieno.

Che differenza c’è tra questo reattore e quelli attuali?

La differenza principale è la temperatura e il refrigerante. I reattori commerciali attuali sono raffreddati ad acqua e arrivano a circa 300°C, ottimi per fare elettricità ma insufficienti per fondere metalli o produrre idrogeno in modo efficiente. Il reattore ZettaJoule è raffreddato a gas e moderato a grafite, raggiungendo i 950°C. Questo lo rende una “batteria termica” ideale per i processi industriali energivori, non solo una centrale elettrica.

È una tecnologia sicura o sperimentale?

Non è sperimentale nel senso di “mai provata”. Si basa sul design del reattore giapponese HTTR, operativo dal 1998 e che ha superato stress test rigorosi post-Fukushima. I reattori a gas con moderatore in grafite hanno caratteristiche di sicurezza passiva molto forti: in caso di guasto, il nocciolo tende a raffreddarsi per inerzia termica e irraggiamento senza bisogno di pompe attive o elettricità, riducendo drasticamente il rischio di fusione del nocciolo.

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