Nucleare, la rivoluzione silenziosa: il nuovo combustibile al Torio che fa durare i reattori 8 volte di più

Sostituire il carburante nucleare nei reattori nucleari è un’operazione complessa, costosa e rischiosa, tanto che molti piccoli reattori prevedono una vita utile pari alla durata. Ora a questo problma si sta cercando di dare una soluzione alternativa.  Il trucco? Non “cambiare l’automobile”, ma inventare una “benzina” infinitamente migliore.

È esattamente quello che ha fatto la Clean Core Thorium Energy (CCTE), un’azienda di Chicago che ha appena segnato un traguardo fondamentale presso l‘Advanced Test Reactor dell’Idaho National Laboratory (INL). Il loro nuovo combustibile nucleare, battezzato ANEEL, ha superato un test di irradiazione pluriennale dimostrando una capacità di “combustione” (burnup) superiore a 60 GWd/MTU. Per i non iniziati: significa che questo combustibile dura oltre otto volte di più rispetto a quello tradizionalmente usato nei reattori ad acqua pesante.

Cos’è il combustibile ANEEL e perché cambia le carte in tavola

L’industria nucleare sa bene che il torio è un’ottima alternativa all’uranio: è molto più abbondante in natura e produce scorie significativamente meno radiotossiche a lungo termine. Tuttavia, costruire reattori progettati ex novo per funzionare a torio richiede investimenti colossali e decenni di iter autorizzativi.

La genialità della soluzione ANEEL sta nel suo approccio “plug and play”. Si tratta di una miscela brevettata di torio e uranio arricchito (HALEU). La vera magia ingegneristica è che queste barre di combustibile mantengono l’esatta geometria e le dimensioni (come i design a 19 e 37 elementi) di quelle già utilizzate nei reattori attuali, in particolare i modelli ad acqua pesante in pressione (PHWR) e i famosi reattori canadesi CANDU, per i quali anche l’Italia ha un certo interesse e conoscenza.

In sintesi, si può svuotare il nucleo del vecchio combustibile e inserire il nuovo, senza dover modificare di una virgola la progettazione del reattore o i suoi sistemi di raffreddamento.

I vantaggi energetici: sicurezza ed efficienza

Perché questo nuovo carburante è così importante dal punto di vista strettamente operativo ed energetico? I vantaggi si muovono su tre direttrici principali:

• Efficienza estrema (Burnup elevato): Il “burnup” misura quanta energia viene estratta da una data massa di combustibile prima che debba essere sostituito. Raggiungere i 60 GWd/MTU significa che le utility energetiche dovranno fermare i reattori per il rifornimento con una frequenza drasticamente inferiore. Meno fermi macchina equivalgono a una maggiore produzione costante di energia elettrica di base (baseload), migliorando l’economia dell’impianto.

• Sicurezza e gestione scorie: I test post-irradiazione (PIE) stanno dimostrando che il combustibile ANEEL mantiene un’eccellente integrità strutturale anche in condizioni estreme, trattenendo meglio i gas di fissione rispetto al tradizionale biossido di uranio. Inoltre, l’uso del torio riduce drasticamente il volume delle scorie nucleari prodotte per unità di energia e abbatte la presenza di radioisotopi a lunga vita. Insomma, meno scorie e meno pericolose.

• Resistenza alla proliferazione: Il ciclo del combustibile al torio produce scorie che sono estremamente complesse, se non impossibili, da riutilizzare per scopi bellici. Questo rende la tecnologia esportabile in sicurezza anche in nazioni in via di sviluppo con crescente fame di energia. Si possono vendere reattori e combustibile con finalità sicuramente pacifiche.

È questo il famoso “reattore al torio” del futuro?

È fondamentale sgombrare il campo da un equivoco. Quando si sente parlare di “energia del futuro” legata al torio, spesso si fa riferimento ai Reattori a Sali Fusi (LFTR – Liquid Fluoride Thorium Reactor). Si tratta di tecnologie affascinanti, in cui il combustibile è liquido, la sicurezza passiva è assoluta e i rendimenti termici sono altissimi. Tuttavia, sono tecnologie ancora allo stadio prototipale o sperimentale, che non vedranno un’applicazione commerciale su larga scala prima di molti anni.

Il progetto di CCTE è diverso: è una soluzione di transizione immediata. Non è il “reattore del futuro”, ma è il combustibile che permette ai reattori del presente di traghettarci verso il futuro. Trasforma le attuali flotte di reattori ad acqua pesante (molto diffusi in paesi come Canada, India e Romania) in macchine più sicure, più pulite e nettamente più performanti, massimizzando gli investimenti già fatti negli scorsi decenni.

Il prossimo passo? Dopo l’esame della microstruttura delle barre appena estratte dall’Idaho National Laboratory, CCTE punta alla dimostrazione in un reattore commerciale vero e proprio. Se tutto andrà come previsto, la vera rivoluzione nucleare potrebbe non consistere nel costruire nuove centrali, ma nel dare una seconda, potentissima giovinezza a quelle che già abbiamo.

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