AS_07_2021

Primo piano 27 SCENARI Automazione e Strumentazione n Ottobre 2021 uranio naturale nella forma di metallo puro o in quella ceramica di biossido di uranio (UO2), più adatta a resi- stere alle alte temperature che si possono sviluppare nel nocciolo di un reattore. Attualmente, l'uranio a basso livello di arricchimento, che in genere ha una concentrazione di U-235 del 3-5%, può essere utilizzato per produrre combustibile per centrali nucleari commerciali. Mentre l'uranio alta- mente arricchito, con una concentrazione di U-235 del 20% o superiore, viene prevalentemente utilizzato nei reattori di ricerca. Invece, l'uranio impiegato nelle armi nucleari ha un grado di arricchimento del 90% o più. La preoccu- pazione per la proliferazione di armi nucleari , che necessitano della filiera di arricchimento dell’uranio per essere prodotte, è una giusta preoccupazione. In effetti, gran parte dei reattori attualmente in uso, com- presi quelli commerciali, spesso sono più efficienti nel produrre plutonio , la materia prima delle bombe più efficienti e compatte, piuttosto che energia elettrica, un peccato originale che è figlio dell’uso prevalentemente militare della tecnologia nucleare. Il plutonio è una scoria prodotta in notevoli quantità che, la maggior parte dei reattori attuali non è in grado di utilizzare come combustibile, se non in piccola parte e dopo complessi processi di ricondizionamento. Quindi, grande parte degli elementi fissili presenti nel nocciolo vanno sprecati , diventando scorie pericolose (anche per la proliferazione delle armi), e l’uranio è una risorsa tutt’altro che rinnovabile. Le soluzioni al problema della progressiva scarsità di combustibile nucleare e alla sempre maggiore abbon- danza del pericoloso plutonio potrebbero essere due: dei reattori, come quelli a neutroni veloci , in grado di utilizzare il plutonio come combustibile; oppure svin- colarsi dalla filiera dell’uranio, passando al torio (Th), che è abbondantissimo sulla crosta terrestre ed è prati- camente inutilizzabile per scopi militari . I vecchi reattori ad acqua pesante, come i Candu (Canada Deuterium Uranium), sono in grado di utiliz- zare il torio, che può alimentare anche diversi progetti di quarta generazione. La IV generazione In effetti, i reattori di quarta generazione sono le archi- tetture più recenti, anche se non nuove, visto che hanno parecchi decenni di ricerca e sviluppo alle loro spalle. Per semplificare, potremmo dire che le soluzioni di quarta generazione più studiate in occidente si possono dividere in tre branche principali: reattori raffreddati a sodio a neutroni veloci SFR (Sodium-Cooled Fast Reactor), reattori raffreddati a gas ad alta temperatura HTGR (high-temperature gas-cooled reactor), reattori a sali fusi MSR (molten salt reactor). Queste architetture di quarta generazione promet- tono diversi vantaggi ma, per essere sinceri, nei molti decenni che hanno caratterizzato il loro sviluppo hanno pure mostrato importanti problemi, anche nell’ambito della sicurezza. I reattori SFR possono operare con il torio, che sotto il flusso di neutroni veloci da fertile si trasforma in U-233, che è fissile e supporta la fissione. Il ciclo com- bustibile del torio produce scorie nucleari, ma in misura molto minore a quelle dell’uranio, con emivite molto più brevi. I reattori a neutroni veloci possono utilizzare come combustibile diversi attinidi, compresi il plutonio e molte scorie del ciclo dell’uranio. Tuttavia, il sodio impiegato nei reattori di questo tipo, che è esplosivo a contatto con l’acqua, ha creato gravi problemi di sicu- rezza, soprattutto nelle realizzazioni di francesi e russi, che sono stati tra i più attivi nell’esplorare questa for- mula. I reattori HTGR sono moderati a grafite e raffreddati a elio che, essendo portato a temperatura molto alta , permette cicli termodinamici estremamente efficienti, Oltre ad avere tempi di commissioning degli impianti ampiamente superiori al decennio, nel nostro Paese ci sarebbero difficoltà enormi per reperire le risorse tecnologiche e le competenze necessarie per il settore nucleare