La Francia scommette sui mini-reattori a sali fusi: l’industria cerca calore, non solo elettricità

Quando si parla di nucleare in Francia, l’immaginario collettivo corre subito alle immense cupole di cemento armato e alle turbine da gigawatt di potenza, spesso accompagnate da cantieri faraonici che si trascinano per decenni. Eppure, un gruppo di ingegneri d’oltralpe sta scommettendo su un approccio radicalmente diverso e molto più pragmatico. Il loro obiettivo non è solo alimentare la rete elettrica nazionale, ma fornire energia termica diretta alle ciminiere delle fabbriche, alle vetrerie e agli impianti chimici che, ancora oggi, bruciano gas e carbone per mantenere in funzione i propri processi produttivi.

Questa scommessa industriale è appena entrata in una nuova e delicata fase. Il 22 gennaio scorso, la start-up francese Stellaria ha depositato la demande d’autorisation de création (richiesta di autorizzazione alla costruzione) presso l’Autorité de sûreté nucléaire (ASN), il severo organo di controllo nucleare francese. Si tratta della seconda richiesta di questo tipo per una piccola unità nucleare nel Paese, dopo che la start-up Jimmy aveva aperto le danze all’inizio del 2024. Per una giovane azienda nata dai laboratori di ricerca, piuttosto che per un colosso statale come EDF, scendere nella stessa arena normativa rappresenta un salto di qualità notevole.

Dal laboratorio al mercato: la genesi di Stellarium

Stellaria è nata nel 2022 come spin-off del Commissariato per l’Energia Atomica e le Energie Alternative (CEA) di Paris-Saclay, uno dei poli scientifici più densi d’Europa. Il team è snello: fisici nucleari, ingegneri e specialisti del ciclo del combustibile. Il vero vantaggio competitivo non risiede nei capitali sterminati, ma nell’accesso a decenni di ricerche sui reattori di Quarta Generazione, rimaste finora confinate nei cassetti e nei prototipi sperimentali.

Invece di progettare l’ennesimo mega-reattore sulla scala dei travagliati progetti EPR, Stellaria punta a trasformare questa conoscenza avanzata in un prodotto compatto e standardizzato. L’ambizione è squisitamente industriale: spedire moduli prefabbricati, non inaugurare cantieri da decine di miliardi di euro. Il risultato di questa visione è lo Stellarium, un prototipo di reattore modulare avanzato (AMR), cioè un SMR di nuova generazione. Non solo un reattore piccolo, ma anche tecnologicamente avanzato.

Come funziona un reattore a combustibile liquido

Lo Stellarium si discosta nettamente dai classici reattori ad acqua pressurizzata (PWR). Sfrutta la tecnologia a neutroni veloci e utilizza un ambiente liquido, nello specifico i sali fusi. Questo approccio rientra a pieno titolo nella famiglia della Quarta Generazione.

Nel concetto di Stellarium, il combustibile nucleare non è racchiuso in solide barre di zirconio, ma è fisicamente sciolto in sali fusi ad altissima temperatura. Questi stessi sali svolgono una doppia funzione: agiscono come liquido di raffreddamento e trasportano il calore fuori dal nocciolo. Il cuore del reattore è, in parole povere, una piscina di liquido in costante circolazione.

Il cuore del reattore, da Stellarium

Questa configurazione garantisce vantaggi tecnici evidenti:

• Pressione atmosferica: Il sistema funziona a pressione vicina a quella ambientale, eliminando alla radice i pericoli legati all’alta pressione tipici dei reattori ad acqua.
• Distribuzione del calore: L’ambiente liquido distribuisce il calore in modo molto più uniforme, riducendo i punti caldi critici all’interno del nocciolo.
• Impossibilità di fusione del nocciolo: Il classico e temuto scenario del meltdown perde di significato termodinamico, poiché il combustibile si trova già in forma liquida.
• Riciclo delle scorie: Grazie allo spettro a neutroni veloci, il reattore può “bruciare” in modo efficiente il combustibile e, prospettiva ancora più interessante, riutilizzare le scorie a lunga vita provenienti dai reattori tradizionali, chiudendo di fatto il ciclo del combustibile nucleare.
• Alte temperature per uso industriale: il calore estratto è molto elevato, con temperature superiori ai 700 gradi, quindi adatto anche a usi negli impianti chimici.

Sicurezza intrinseca e taglia industriale

Stellaria punta forte su quella che gli ingegneri definiscono “sicurezza intrinseca”. Invece di affidarsi a complessi sistemi di valvole, pompe ed elettronica rindondante, il design lascia che sia la fisica a fare il lavoro sporco. Se la temperatura del reattore sale oltre i limiti, l’espansione termica dei sali fusi e la dispersione del combustibile riducono naturalmente il tasso di reazione nucleare. La reazione si spegne da sola, senza bisogno di alcun intervento umano o informatico. Inoltre, i sali sono chimicamente stabili e non bruciano, eliminando il rischio di esplosioni di idrogeno. In caso di guasto totale, il reattore tende semplicemente a raffreddarsi e a solidificarsi in sicurezza.

Come si presenta il reattore Stellarium esternamente

Di seguito, un confronto tra l’approccio classico e quello del nuovo SMR:

I 40 megawatt termici di Stellarium sembrano un’inezia rispetto ai 3000 MW termici di un reattore nazionale. Tuttavia, nel mondo reale della manifattura, 40 MW corrispondono esattamente alla potenza di una grande caldaia industriale a gasolio o a gas naturale utilizzata nelle acciaierie o nei poli chimici. Le fabbriche non necessitano di enormi quantità di elettricità, ma di vapore continuo ad alta temperatura. Sostituire queste caldaie fossili con moduli nucleari compatti permetterebbe di abbattere le emissioni di CO2 alla fonte, senza sovraccaricare la rete elettrica.

Il vero ostacolo: l’imbuto normativo francese

L’obiettivo dell’azienda è avere un dimostratore in scala reale funzionante intorno al 2030. Un traguardo ambizioso, ma necessario: nel settore nucleare, nessuna simulazione al computer può sostituire l’impatto di un impianto che gira, producendo dati reali su costi e sicurezza.

Tuttavia, il vero banco di prova non sarà la fisica del nocciolo, ma la burocrazia di Parigi. Depositare la domanda è solo l’inizio di una via crucis amministrativa. L’ASN passerà al setaccio migliaia di pagine di documentazione tecnica. Finora, in Francia, solo entità statali gigantesche avevano la forza organizzativa per affrontare iter di tale portata.

La domanda sorge spontanea: può un’innovazione così promettente essere strangolata nella culla da una regolamentazione troppo stretta e pensata per i reattori giganti di cinquant’anni fa? Il rischio è reale. Le autorità di sicurezza sono, per loro natura, conservatrici e restie ai cambi di paradigma. Se l’ASN pretenderà di applicare a un piccolo reattore a pressione atmosferica le stesse identiche norme di un mastodonte ad alta pressione, i costi normativi potrebbero uccidere la convenienza economica dei moduli. La sfida della Francia, e dell’Europa intera, si gioca qui: capire se vogliamo trasformare i prototipi in acciaio, cemento e competitività industriale, oppure lasciarli confinati nelle belle presentazioni in PowerPoint.

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