sabato, 27 Novembre 2021

Talk FOR energy – I nuovi reattori nucleari

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Francesca Santoro
Classe '95. Cultrice di linguistica generale, scrittrice in erba, lettrice appassionata. Ama i bei film e le serie tv, ma non più dei suoi gatti. Teinomane convinta.

Continua il ciclo di Talk FOR Energy a tema nucleare, con il secondo appuntamento del 16 novembre dal titolo “I nuovi reattori nucleari: idrogeno e integrazione delle reti rinnovabili”. Al talk hanno partecipato Alessandra Di Pietro, Monica Frogheri e Alessandro Dodaro, con la moderazione di Umberto Minopoli (è possibile rivederlo qui integralmente mentre basta cliccare qui per leggere l’articolo del talk precedente).

«La tecnologia nucleare è quella che più di ogni altra è continuamente alle prese col tema del rinnovamento, dell’innovazione, soprattutto per quanto riguarda la sicurezza», ha esordito Umberto Monopoli, Presidente di Associazione Italiana Nucleare. «Il nuovo nucleare, il cosiddetto nucleare dei piccoli e medi reattori, ha una gamma di utilizzi possibili che va oltre l’energia e la fornitura di potenza elettrica, compito e funzione precipua del nucleare che conosciamo». Diversi suoi utilizzi sono centrali per il raggiungimento degli obiettivi della transizione energetica, risolvendo anche le varie criticità nell’utilizzo delle fonti rinnovabili.

I vantaggi del nucleare di nuova generazione nella transizione

«Siamo in un momento storico in cui sentiamo forte l’esigenza di ridurre sia l’emissione diretta di inquinanti in atmosfera sia la produzione di CO2», ha rilevato Alessandra Di Pietro, Ingegnere nucleare di Geovaldi Engineering Srl. «La tecnologia nucleare di nuova generazione per le sue caratteristiche di sicurezza e resilienza rappresenta un’opzione virtuosa nell’ambito di un progetto di decarbonizzazione». In un impianto nucleare sono molto importanti, fra i vari fattori, gli elevati standard di sicurezza, legati a valutazioni di impatto ambientale e strategico, e i principi di Radioprotezione. I reattori SMR (Small and Medium/Modular sized Reactors) implementano alcuni di questi aspetti, fra cui quello della sicurezza, strettamente legata alla loro geometria. Questi reattori, infatti, introducono il concetto di safety by design e sono dotati di sistemi di sicurezza passivi. Alcuni SMRR, con alti rendimenti termodinamici, possono produrre sia energia elettrica sia calore per usi civili e industriali, nonché per la produzione di idrogeno a basso impatto ambientale.

Oltre a questi aspetti esclusivamente tecnologici ci sono altri fattori importanti da mettere in luce dei reattori SMR, fra cui la facilità di collocazione nel territorio, la semplificazione della gestione dell’impianto, molto compatto, e la possibilità di integrarsi nelle reti di energia elettrica locali anche in paesi poco sviluppati. In questo momento di transizione, inoltre, i reattori possono compensare i problemi di discontinuità delle fonti rinnovabili.  

La domanda di energia è destinata a crescere enormemente, ha sottolineato l’ingegnere Di Pietro, sia per la crescita demografica, sia per la transizione digitale e tecnologica, che a loro volta impone una transizione ecologica. «Sarebbe virtuoso intraprendere la strada di un mix energetico che preveda la contestualizzazione della tecnologica a livello tecnologico e geografico», ha concluso Alessandra Di Pietro.

I reattori SMR e di quarta generazione

«Gli SMR hanno come obiettivo investimenti iniziali inferiori e tempi di costruzione minori, ed inoltre evitano o minimizzano le difficoltà di costruzione e quindi possibili ritardi ed extra-costi», ha spiegato Monica Frogheri, Project Manager di Ansaldo Nucleare. Gli SMRR diminuiscono la taglia dell’impianto, sono reattori estremamente flessibil, ci sono micro, small e medium reactors, che possono avere varie destinazioni. Per reattore “modulare” si intende che i reattori vengono costruiti in parti, che poi possono essere assemblate facilmente in sito. Ciò si traduce in una migliore qualità, tempi più brevi, certi e costi inferiori, destinati a diminuire per la produzione quasi in serie, standard.

Mentre i reattori di SMR sono già in costruzione, per i reattori di quarta generazione non si è ancora a quel punto. L’aspetto fondamentale dei reattori di quarta generazione è che sono per lo più reattori veloci, e infatti permettono di realizzare un ciclo chiuso.

Il know how italiano e ALFRED

Il piombo è un refrigerante estremamente promettente, ha un elevato punto di ebollizione che consente di avere reattori non a pressione, scongiura la possibilità di mancanza di refrigerante nel core e non reagisce con aria e acqua, ottenendo quindi un design di tipo integrato. Fra i difetti del piombo figurano la corrosione dei materiali ed erosione.

C’è necessità di tanta attività di ricerca e sviluppo per arrivare ad un dimostratore, ha sottolineato Monica Frogheri. «Il know how dell’Italia su questo tipo di reattori è difficilmente comparabile con altri paesi: abbiamo acquisito delle capacità sullo studio del piombo che ci permette di avere tutta una serie di competenze e porterà alla costruzione di un dimostratore».

La società Ansaldo sin dagli anni 2000 ha partecipato a vari progetti europei, insieme a istituti di ricerca e industrie europee e italiane, arrivando alla definizione di un design concettuale di un reattore a piombo (ALFRED), che avrebbe dovuto essere in scala. In realtà, è possibile sfruttare ALFRED anche come dimostratore per aiutarci nella costruzione di SMR refrigerati a piombo liquido. È stato creato un consorzio già nel 2013 fra Ansaldo, ENEA ed un ente di ricerca rumeno, col compito di preparare la strada alla costruzione di ALFRED.

Affidabilità e alta competitività dei reattori

Alessandro Dodaro, Direttore dipartimento fusione e tecnologie per la sicurezza nucleare di ENEA, ha iniziato il suo intervento facendo riferimento alla discussione europea sulla tassonomia del nucleare. Da una parte, i paesi del polo nuclearista, fra cui la Francia, che sostengono la tassonomia dell’energia nucleare; all’altra il polo antinuclearista, fra cui Germania, che pur volendo energia verde, appoggia la produzione da carbone.

Per un reattore nucleare gli obiettivi ideali sono massimizzare l’uso delle risorse, eliminare le emissioni di carbonio, limitare emergenze nel posto fuori dalla centrale, ridurre rifiuti a lunga vita, alta competitività dal punto di vista economico, affidabilità e flessibilità. Grazie alla semplificazione del design, alla standardizzazione anche nei sistemi sicurezza e all’armonizzazione a livello europeo, i costi dei reattori di piccola taglia possono diventare competitivi rispetto a un reattore di grande impianto. «In tutta la parte industrializzata del mondo ci sono progetti di reattori di piccole dimensioni» ha sottolineato Dodaro. Questi reattori, infatti, hanno la possibilità di aprire opportunità, fra cui produrre energia elettrica e non solo e, riducendo l’investimento, sensibilizzare gli investitori.

Anche il Direttore Dodaro ha sottolineato l’importanza dei reattori a piombo, guardando anche alla necessità di compensare la disponibilità intermittente delle fonti rinnovabili. Un’ipotesi è immagazzinare l’energia prodotta dalla centrale nucleare durante le ore in cui le rinnovabili riescono a garantire l’energia; quando le rinnovabili vengono meno, rilasciare l’energia immagazzinata, aumentando la resa del reattore.

Ci vediamo al prossimo appuntamento di talk FOR energy, martedì 23 novembre: “Gli sviluppi della medicina nucleare”.

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