Perché i reattori nucleari modulari stanno impiegando così tanto tempo ad essere operativi

Mentre ci avviamo verso una nuova era dell’energia nucleare, con un sostegno pubblico più forte di quanto non sia stato negli ultimi decenni, le aziende energetiche e le startup di tutto il mondo sono alla ricerca di modi innovativi per diffondere più rapidamente l’energia nucleare.

Mentre i reattori convenzionali hanno costi proibitivi per la maggior parte delle aziende e richiedono decenni per essere sviluppati, c’è stato un grande ottimismo sull’uso dei piccoli reattori modulari (SMR). Diverse piccole aziende, così come i governi, stanno investendo negli SMR per incrementare la capacità di energia nucleare, promettendo alle imprese di accedere all’energia nucleare pulita senza dover aspettare decenni per collegarsi. Tuttavia, la maggior parte degli sviluppatori di SMR sta affrontando sfide che hanno causato ritardi nel lancio di nuovi progetti nucleari, con diversi problemi da superare prima di vedere l’uso diffuso degli SMR.

Gli SMR sono reattori nucleari avanzati con una capacità di potenza fino a 300 MW(e) per unità, pari a circa un terzo della capacità di generazione dei reattori nucleari convenzionali. Gli SMR, che possono produrre una grande quantità di elettricità a basse emissioni di carbonio, sono molto più piccoli dei reattori convenzionali e modulari, il che consente di assemblarli in fabbrica e di trasportarli in loco per l’installazione.

PR300 SMR westinghouse

Essendo molto più piccoli dei reattori convenzionali, gli SMR possono essere utilizzati in siti non adatti alle centrali nucleari tradizionali. Il fatto che possano essere prodotti in un impianto dedicato prima di essere inviati sul posto significa che la loro costruzione è molto più economica e veloce. La loro struttura modulare consente a un’azienda di investire in un SMR e di aggiungerne altri in un secondo momento per soddisfare qualsiasi aumento della domanda di energia. Gli SMR, in particolare i microreattori, possono anche essere estremamente utili nelle aree rurali difficili da collegare alla rete elettrica principale.

Gli SMR sono anche estremamente sicuri, in quanto la loro progettazione è tipicamente più semplice rispetto ai reattori convenzionali. Funzionano a bassa potenza e pressione, il che significa che non è necessario l’intervento umano o una forza o un’energia esterna per spegnere i sistemi, aumentando i margini di sicurezza. Richiedono meno combustibile per l’alimentazione e le centrali basate sugli SMR devono essere rifornite solo ogni tre-sette anni, rispetto a quelle convenzionali che lo fanno ogni uno-due anni. Tutti questi vantaggi li hanno resi estremamente interessanti per le società energetiche e le startup che vogliono sviluppare il loro portafoglio di energia nucleare, oltre che per le aziende che vogliono alimentare le loro attività utilizzando fonti di energia pulita.

Diverse società energetiche e startup, come Terrapower – fondata da Bill Gates – stanno sviluppando la tecnologia SMR. I fondatori di Terrapower hanno deciso che il settore privato doveva intervenire nello sviluppo dell’energia nucleare avanzata per soddisfare il crescente fabbisogno di elettricità, mitigare il cambiamento climatico e far uscire miliardi di persone dalla povertà. Diversi progetti SMR sono sostenuti anche da finanziamenti governativi. Negli Stati Uniti, ad esempio, il Dipartimento dell’Energia ha annunciato un finanziamento di 900 milioni di dollari per accelerare la diffusione degli SMR ad acqua leggera di nuova generazione. Inoltre, molte aziende, come Microsoft, hanno firmato accordi di acquisto con società energetiche per utilizzare gli SMR o stanno sviluppando proprie strategie SMR per alimentare le attività con energia pulita.

Se da un lato c’è un grande ottimismo intorno alla diffusione della tecnologia SMR, dall’altro molte delle aziende che sviluppano le apparecchiature hanno dovuto affrontare una pletora di sfide, che hanno portato a ritardi e a ingenti oneri finanziari. Attualmente nel mondo sono operativi solo tre SMR, in Cina e Russia, oltre a un reattore di prova in Giappone. La maggior parte degli esperti di energia nucleare ritiene che gli SMR non raggiungeranno la fase commerciale negli Stati Uniti prima del 2030.

Akademik Lomosotov Rosatom

NuScale ha cancellato i piani per il lancio di un sito SMR in Idaho nel 2023, dopo che il costo del progetto è salito da 5 a 9 miliardi di dollari a causa dell’inflazione e degli alti tassi di interesse. Si tratta di un problema comune, poiché le aziende devono prevedere i costi di un progetto unico nel suo genere. Una volta lanciato un sito SMR e una volta che le aziende possono stabilire metodi collaudati di implementazione, si prevede che un secondo sito sarà più economico e veloce da sviluppare. Una tendenza che continuerà con l’aumentare dell’esperienza delle aziende. Eric Carr, presidente delle operazioni nucleari di Dominion Energy, ha spiegato: “Nessuno vuole essere il primo, ma qualcuno deve esserlo”. Carr ha aggiunto: “Una volta avviato, sarà una grande fonte di energia affidabile per l’intera rete nazionale”

Reattore Nuscale

In Occidente il frazionamento fra i diversi progetti, NuScale, TerraPower, Rolls Royce, Newcleo, sono solo alcuni fra i nomi di società che stanno sviluppando SMR fuori da Russia e Cina. Forse troppi rpogetti, che impediscono una concentrazione di ordini tale da rendere conveniente e possibile il passaggio dall’ideazione alla costruzione. Il vantaggio degli SMR è quello di essere convenienti se costruiti in serie, in un numero minimo di pezzi. Se gli ordini sono troppo dispersi, questa convenienza viene a mancare.

Un altro problema è l’accesso all’uranio. La Russia è attualmente l’unica fonte commerciale di uranio ad alto dosaggio e basso arricchimento (HALEU), necessario alle aziende per alimentare i reattori. Alla fine del 2022, Terrapower ha annunciato che avrebbe ritardato il lancio del suo primo sito SMR nel Wyoming a causa della mancanza di disponibilità di combustibile. Tuttavia, gli Stati Uniti stanno sviluppando le loro capacità di produzione nazionale. Nei prossimi mesi, l’amministrazione Biden dovrebbe assegnare oltre 2 miliardi di dollari alle aziende che si occupano di arricchimento dell’uranio per contribuire a far ripartire la catena di approvvigionamento. Nel frattempo, Terrapower ha annunciato quest’estate che sta finalmente iniziando la costruzione del suo sito SMR nel Wyoming e sta lavorando con altre aziende per sviluppare forniture alternative di HALEU.