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Automazione e Strumentazione n Gennaio - Febbraio 2024 Primo piano 29 ENERGIA Infatti, anche un impianto nucleare è una mac- china termica che trasforma il calore in energia meccanica e quindi elettrica, con un rendimento che è direttamente proporzionale alla differenza di temperatura tra l’ingresso e l’uscita. In linea teorica, il raffreddamento a elio permet- terebbe di raggiungere un regime di temperatura molto più alto, ben oltre gli 800 °C, che consen- tirebbe di ottenere un’efficienza termodinamica ancora maggiore e, infatti, in questo caso si parla anche di reattore a temperatura molto alta (VHTR). Rimanendo ancora nell’ambito dell’ef- ficienza termodinamica, utilizzando un gas molto caldo come vettore termico, i reattori HTGR potrebbero impiegare una turbina a ciclo Brayton per azionare i generatori elettrici, con un rendi- mento molto maggiore dell’attuale soluzione a vapore basata sul classico ciclo Rankine. In termini di sicurezza, l’impianto cinese è pen- sato in modo da sfruttare un sistema passivo di rimozione del calore residuo, che rappresenta la garanzia più importante in termini di sicurezza intrinseca per i reattori di questo tipo. Un sistema passivo di raffreddamento significa che il reattore può dissipare il calore senza un intervento attivo di macchinari o operatori, rendendo più impro- babile una eventuale fusione del nocciolo, dove il decadimento radioattivo delle scorie genera calore anche quando il reattore è spento. Tuttavia, un sistema di raffreddamento passivo può comunque guastarsi o essere danneggiato. Per esempio, nel caso di un’alluvione, come le tante accadute recentemente in Cina e anche in Italia, il fango potrebbe bloccare gli scambiatori termici, oppure il materiare trasportato dalle cor- renti potrebbe danneggiare gli elementi di raffred- damento passivo. Inoltre, la dottrina di utilizzo dei piccoli reattori modulari prevede che questi siano prodotti in grande numero e, addirittura, distribuiti sul territorio, visto che occorrono decine di piccoli reattori modulari per produrre l’equivalente di un recente reattore di terza generazione (per esem- pio un EPR, che è nell’ordine del GW elettrico). Certamente, la minore quantità di calore prodotto dai rettori renderebbe molto meno gravi le conse- guenze di un eventuale incidente ma, visto che i piccoli reattori modulari (SMR - Small Modular Reactors) dovrebbero essere realizzati in numero molto maggiore, la frequenza degli incidenti rischierebbe di aumenterebbe. Inoltre, una dottrina sull’uso degli SMR prevede che questi possano essere utilizzati direttamente nell’industria. Nel caso italiano, potremmo immaginare cosa sarebbe accaduto se la recente alluvione nell’Emilia Roma- gna avesse coinvolto decine o centinaia di SMR sparsi sul territorio, che avrebbero richiesto inter- venti prioritari di messa in sicurezza. Inoltre, anche se i reattori HTGR sono un passo in avanti verso un ciclo del combustibile più sostenibile, questi tipi di impianti nucleari continuano a utilizzare una risorsa limitata come l’uranio e appaiono ancora abbastanza lontani dall’ottenere architetture auto- fertilizzanti, cioè capaci di reimpiegare i sottopro- dotti della fissione, per esempio il plutonio, come combustibile. In teoria, per alimentare la fissione, gli HTGR potrebbero utilizzare il torio, che è un elemento estremamente più diffuso dell’uranio ma, allo stato attuale, non sembra ci siano sviluppi in questa direzione, almeno nel caso dell’HTR-PM cinese, che per operare con il torio potrebbe richie- dere un’estesa riprogettazione. Inoltre, in Germa- nia, le sollecitazioni ai componenti del reattore e al sistema di alimentazione a ‘pebble’, dovute alle alte temperature e all’irraggiamento neutronico, hanno dato origine a gravi problemi di sicurezza dell’AVR e a un complessissimo decommissioning, che non è ancora terminato. Il nucleare di quarta genera- zione è un insieme di tecnologie molto diverse tra loro, ma accomunate dal fatto di essere state in fase di studio o di sperimentazione all’inizio di questo secolo. A giudicare dall’impianto cinese, che comunque rappresenta una delle architetture più mature, c’è ancora la necessità di continuare nelle attività di ricerca e sviluppo. n Il reattore di IV generazione realizzato in Cina opera in parallelo con uno ad acqua pressurizzata (PWR)