LA CINA HA CREATO IL PRIMO REATTORE NUCLEARE AL MONDO CHE NON PUÒ FONDERSI… DAVVERO?

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TE LO LEGGO IO

La notizia non ha avuto molta eco, però merita un approfondimento: “La Cina ha testato con successo un reattore nucleare rivoluzionario che elimina il rischio di fusione, un importante passo avanti nella sicurezza nucleare”.

Il reattore rivoluzionario in questione (in cinese球床模块式高温气冷堆核电站), che poi come vedremo non è che sia poi così rivoluzionario, ma forse in Cina tutto deve essere rivoluzionario, ha come sigla HTR-PM, ovvero High-Temperature gas-cooled Reactor Pebble-bed Module, che tradotto in italiano sta per Reattore modulare ad alta temperatura, raffreddato a gas, a letto di ciottoli. In realtà non sono ciottoli, ma biglie sferiche. Il gas in questione è inerte, quali elio, azoto, o anidride carbonica e quindi non interagisce chimicamente con gli elementi di combustibile. Nel caso in esame viene utilizzato l’elio.

Le biglie in questione sono gli elementi di combustibile. Ce ne sono 400mila per reattore, ognuna del diametro di 6 centimetri. Hanno uno strato esterno di grafite e ciascuna contiene 12mila particelle di uranio arricchito all’8,5 per cento di U²³⁵ per un totale di circa 7 grammi, sono rivestite di ceramica e disperse in una matrice di grafite pirolitica. Questa soluzione prende il nome di combustibile TRISO, (particelle TRistrutturali ISOtrope), progettata per contenere prodotti di fissione anche a temperature estreme, fino a 4mila gradi centigradi, più del doppio della temperatura massima di progetto del reattore.

Interessante notare come non sia necessario spegnere il reattore per sostituire il combustibile. La sostituzione, infatti, è continua. Le biglie di combustibile, poste in un reattore a forma di contenitore, viaggiano dal basso verso l’alto circa dieci volte in un periodo di anni e vengono testate a ogni passaggio. Le biglie esauste vengono rimosse e sostituite da una nuova biglia.

Si diceva che il reattore è rivoluzionario, ma non troppo. Non è infatti una novità. La proposta di un reattore ad alta temperatura raffreddato a gas (HTGR) venne formulata da Farrington Daniels, dell’Università di Chicago, nel 1944. Nel 1966 entrò in produzione negli Stati Uniti Peach Bottom 1, reattore dimostratore tecnologico, che generò energia elettrica fino al 1974. Negli anni successivi altri HTGR sono esistiti nel Regno Unito, Germania e Giappone. Nel 2021 due reattori industriali da 100MW di potenza elettrica sono entrati in funzione nella Repubblica Popolare di Cina presso la centrale nucleare di Shidao Bay.

Ciò che è rivoluzionario rispetto ai reattori tradizionali ad acqua bollente, o pressurizzata, è che l’HTR-PM può dissipare naturalmente il calore tramite conduzione, radiazione e convezione, il che gli consente di rimanere stabile anche senza alimentazione. In altre parole è un reattore intrinsecamente sicuro. Se, per qualche motivo, in genere si tratta di errore umano, il reattore dovesse subire una completa perdita di potenza, o andare fuori controllo, invece di vaporizzarsi, o fondere, semplicemente si spegnerebbe senza conseguenza alcuna.

Opportuno ripeterlo: nel caso in cui tutti i macchinari di supporto si guastino, il reattore HTR-PM non si rompe, non si scioglie, non esplode e non vomita rifiuti pericolosi. Si riscalda a una temperatura “minima” progettata e lì rimane. Il contenitore del reattore irradia calore, ma rimane intatto così come le biglie di combustibile. Gli eventuali guasti possono essere riparati, il combustibile può essere rimosso, o sostituito e non accade nulla di catastrofico, o di irrimediabile.

Non si tratta di semplici ipotesi progettuali. In due test, reali e non simulati, condotti nel 2023, il reattore HTR-PM ha dimostrato la sua capacità di spegnersi in sicurezza e dissipare il calore durante una completa perdita di potenza. Le temperature hanno raggiunto un picco di soli 870 °C, ben al di sotto dei livelli catastrofici osservati in disastri come Fukushima, dove si sono toccati i 2800 °C.

La capacità di auto-raffreddamento dell’HTR-PM garantisce che possano essere evitati gli eventi catastrofici che hanno storicamente minato la fiducia del pubblico nell’energia nucleare. Inoltre, essendo raffreddati a gas, non ci sono tubazioni o pompe che si possono rompere, o guastare, e non c’è liquido di raffreddamento contenente idrogeno che può rendere fragili i materiali e che diventa radioattivo perché irradiato dai neutroni originati dalle reazioni presenti nel nucleo.

Da tenere anche presente che gran parte del costo di una centrale nucleare convenzionale raffreddata ad acqua è dovuto alla complessità del sistema di raffreddamento che richiede sistemi di sicurezza estesi e ridondanti

Quindi più che di rivoluzione occorre parlare di innovazione. Si ha a che fare con una soluzione ideata e realizzata per le applicazioni civili dell’energia nucleare. Soluzione che avrebbe potuto essere messa a punto anni fa se non si fosse dovuta subire la continua pressione e ingerenza delle grandi aziende statunitensi, leggi General Electric e Westinghouse, che hanno fatto quanto fosse loro consentito e anche di più, per vendere reattori nucleari concepiti per applicazioni militari, tipicamente la propulsione di navi e sottomarini.

Invece di impianti da 1200 MW e oltre, gli HTR-PM sono piccoli, generano solo 200 MW. Essendo modulari, possono essere prodotti in serie, riducendo in modo drastico costi e tempi di costruzione delle centrali.

Ovviamente anche i reattori HTR-PM presentano il problema dei rifiuti radioattivi che sono però, secondo le valutazioni degli esperti in materia, meno pericolosi e più semplici da gestire.

C’è un aspetto di questa soluzione tecnologica realmente rivoluzionario. Grazie ad essa la Cina sarà in grado di raggiungere, come già pianificato, la neutralità carbonica, ovvero emissioni zero, entro il 2060, sostituendo le centrali a carbone esistenti.

Caratteristica saliente dei cinesi: molti fatti, poche chiacchiere e il loro futuro non è solo rosa, ma anche verde.