La Russia potenzia la propria fonte di neutroni per ricerca, dalla quale l’Occidente è escluso

Un importante reattore di ricerca russo ha appena ricevuto un nuovo combustibile nucleare aggiornato, che gli consentirà di funzionare molto più a lungo entro i limiti di sicurezza stabiliti. Il nuovo combustibile, prodotto dalla russa Mashinostroitelny Zavod, una parte della Rosatom Fuel Company TVEL, consentirà al reattore PIK ad alto flusso dell’Istituto di Fisica Nucleare BP Konstantinov di Pietroburgo (PNPI) di funzionare a 100 MW per un tempo molto più lungo, pur rimanendo nei limiti dei protocolli di sicurezza internazionali. Inoltre, secondo Nuclear Engineering International, aumenterà le caratteristiche neutroniche del nocciolo del reattore. Il PNPI è la più grande fonte di neutroni al mondo e questo migliorerà notevolmente la sua capacità di produzione a fini di ricerca.

“Il progetto del nuovo nocciolo del reattore PIK, sviluppato da Rosatom, è ottimale in termini di caratteristiche di consumo“, ha dichiarato il vicepresidente senior per le attività scientifiche e tecniche di TVEL Alexander Ugryumov. “Offre modalità operative efficienti e soddisfa sia i moderni requisiti internazionali per le strutture di ricerca nucleare sia i requisiti nel campo dell’uso dell’energia atomica, che è una priorità per il funzionamento del Centro internazionale per la ricerca sui neutroni. Inoltre, le lunghe campagne del reattore contribuiranno a ridurre il consumo di combustibile e, di conseguenza, a ridurre i costi operativi del reattore“.

Il reattore PIK potenziato, che è entrato in funzione nel 2021, è un reattore ad acqua pressurizzata che utilizza l’acqua leggera – cioè quella con una quantità di deuterio inferiore a quella presente naturalmente sulla Terra – come refrigerante e l’acqua pesante – quella con livelli di isotopi di deuterio più elevati del normale – come riflettore.

I fasci di neutroni che fuoriescono durante le reazioni nel reattore vengono convogliati in diverse stazioni di ricerca per essere utilizzati in diversi settori della ricerca nucleare, dalla fisica alla medicina.

Questo reattore di ricerca ha una storia molto movimentata: il progetto del reattore PIK dell’PNPI è stato originariamente elaborato negli anni ’70, mentre la costruzione è proseguita per tutti gli anni ’80. Nel 1986, il complesso del reattore era stato completato per circa il 70% quando il disastro della centrale di Chernobyl ne ha interrotto la costruzione.

Dopo un’ampia riprogettazione del reattore per garantirne la sicurezza, i lavori sono ripresi fino al 1991, quando il crollo dell’URSS ha ulteriormente ritardato il completamento dell’impianto. Sebbene la sicurezza del reattore sia stata confermata da ingegneri nucleari internazionali provenienti da Stati Uniti, Germania e altre nazioni nel 1992,problemi politici ne hanno impedito il completamento. Solo quando l’impianto è stato trasferito nel Centro di Ricerca dell’Istituto Kurchatov (KIRC) la costruzione è potuta ripartire e nel febbraio 2011 il complesso di avviamento n. 1 è stato terminato e il reattore è stato finalmente acceso per la prima volta, con una potenza di 100 W.

In seguito, l’impianto è stato designato come futura sede del Centro internazionale per la ricerca sui neutroni (ICNR) e la struttura è stata notevolmente potenziata per diventare il più grande produttore di neutroni per la ricerca al mondo.

“Stiamo lanciando un dispositivo che, oltre a essere un’installazione unica per condurre ricerche scientifiche a un livello assolutamente trascendentale, è anche un’installazione di base per le scoperte tecnologiche, principalmente nel campo della creazione di nuovi materiali e nuove tecnologie nel settore dell’energia, della creazione di farmaci fondamentalmente nuovi e di tecnologie biomediche, in particolare la medicina nucleare, naturalmente, l’agricoltura e molte altre cose”, ha detto il presidente del KIRC Mikhail Kovalchuk nel 2021, quando la struttura è stata riaperta.

Il combustibile potenziato per il reattore di ricerca PIK arriva in un momento difficile sia per la Russia che per la comunità scientifica mondiale quando si tratta di questo tipo di ricerca avanzata. La Russia ha affrontato una diffusa ostracizzazione internazionale per l’invasione della vicina Ucraina, che ha raffreddato la cooperazione scientifica internazionale.

Nel frattempo, mentre il reattore PIK entrava in funzione all’inizio del 2021, un incidente al National Institute of Standards and Technology’s Center for Neutron Research (NCNR) nel Maryland ha messo fuori uso il suo reattore di ricerca per più di due anni, interrompendo gli esperimenti di diffusione dei neutroni, fondamentali per un’ampia gamma di campi di ricerca.

“Facciamo molte ricerche sui materiali magnetici”, ha dichiarato a Physics Today Despina Louca, fisica della materia condensata, nel 2021, “e il neutrone è la migliore sonda quando si tratta di magnetismo, grazie al suo momento magnetico intrinseco e all’altissima risoluzione che le tecniche neutroniche ci forniscono. Essendo altamente penetranti, i neutroni sono anche i migliori per determinare strutture e dinamiche in ambienti specializzati, come quelli che coinvolgono campi magnetici ed elettrici”.

Il reattore dell’NCNR è stato sottoposto a una revisione dell’incidente e a un’operazione di pulizia; il reattore dovrebbe tornare in funzione nei prossimi due mesi, ma proprio mentre il nuovo aggiornamento del reattore in Russia potrebbe aiutare i ricercatori a portare a termine esperimenti con i neutroni a lungo rimandati, quel reattore è di fatto limitato alle nazioni ancora in rapporti di amicizia con la Russia, il che esclude gran parte dell’Occidente e dei Paesi alleati. Questi rimarranno indietro e dovranno attendere, per avanzare nella ricerca, la riparazione del reattore statunitense, mentre l’Europa occidentale è completamente fuori gioco.