La Cina realizza un reattore nucleare intrensicamente sicuro, che non può fondere il nucleo

Una centrale nucleare su larga scala in Cina è la prima al mondo ad essere completamente sicura rispetto a una fusione del nucleo, anche in caso di perdita totale dell’energia esterna. Il progetto non può essere adattato ai reattori nucleari esistenti nel mondo, ma potrebbe essere un modello per quelli futuri.

Tutte le moderne centrali nucleari si affidano a meccanismi di raffreddamento alimentati per allontanare il calore in eccesso dai reattori o, in caso di emergenza, all’intervento umano per spegnere l’impianto. Spesso vengono utilizzati acqua o anidride carbonica liquida…
come refrigeranti, ma questi sistemi dipendono tipicamente da alimentatori esterni per funzionare. Quelli migliori hanno sistemi passivi che intervengono all’interruzione di corrente.

Se questi sistemi si guastano, i reattori possono diventare troppo caldi e provocare esplosioni o surriscaldamenti, causando la fusione dell’impianto a causa del calore in eccesso. Questo è stato uno dei fattori dell’incidente nucleare di Fukushima, in Giappone, nel 2011, dove la perdita dei sistemi di alimentazione standard e di emergenza ha portato alla fusione, ma anche a Three Miles Isalnd negli anni settanta.

Un tipo di reattore relativamente nuovo, chiamato reattore a letto di ciottoli (PBR), ha il vantaggio di essere passivamente sicuro, il che significa che se viene a mancare l’energia per i sistemi di raffreddamento, il reattore si spegne da solo. Invece di utilizzare barre di combustibile ad alta densità energetica come molti altri reattori, i PBR utilizzano come combustibile un numero elevato di “sassolini” a bassa densità energetica, che contengono una piccola quantità di uranio circondato da grafite. Questo può contribuire a rallentare la reazione nucleare e a resistere alle alte temperature.

Reattore PBR (da American Nuclear Association)

La minore densità energetica significa che il calore in eccesso sarà distribuito su tutti i ciottoli e sarà quindi più facile eliminarlo utilizzando processi di raffreddamento naturali come la conduzione e la convezione, spiega Zhe Dong dell’Università Tsinghua in Cina.

Mentre in Germania e in Cina sono stati costruiti piccoli prototipi funzionanti, finora non è stato dimostrato che i reattori PBR su larga scala funzionino e siano passivamente sicuri. Dong e i suoi colleghi hanno dimostrato che il sistema funziona con un impianto nucleare in scala reale, l’High-Temperature Gas-Cooled Reactor Pebble-Bed Module (HTR-PM) realizzato nello Shandong.

“Finora tutti i reattori commerciali, tranne l’HTR-PM, erano dotati di un sistema di raffreddamento di emergenza del nocciolo”, spiega Dong. “Tuttavia, a causa della sicurezza intrinseca, l’impianto HTR-PM non dispone di un sistema di raffreddamento di emergenza del nocciolo”.

Per testare l’impianto, che è diventato  operativo a livello commerciale nel dicembre 2023, Dong e il suo team hanno spento entrambi i moduli dell’impianto HTR-PM mentre erano in funzione a piena potenza, misurando e monitorando il calo di temperatura delle diverse parti dell’impianto. Hanno scoperto che l’impianto si è raffreddato naturalmente e ha raggiunto una temperatura stabile entro 35 ore dalla rimozione della corrente.

È raro che si riesca a testare completamente una centrale elettrica funzionante togliendole l’alimentazione di raffreddamento, spiega Mamdouh El-Shanawany, ex dell’Autorità internazionale per l’energia atomica (AIEA). Poiché il sistema di raffreddamento di emergenza non dipende da alcuna tecnologia complicata, è molto sicuro.

Altri Paesi potrebbero voler adattare questa tecnologia per i loro futuri reattori, ma prima avremo bisogno di misurazioni più approfondite dell’impianto durante il raffreddamento, come la pressione e letture a più alta risoluzione, dice El-Shanawany.