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08:01 18 Ottobre 2019
Reattore nucleare

Energia nucleare? Sì, prego! Nuovo reattore per smaltire le scorie

© Sputnik . Pavel Lisitsyn
Mondo
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Fino al 100% di materiale radioattivo smaltito e nessun rischio di catastrofi come quelle di Chernobyl o di Fukushima. Questo è quello che promettono i creatori del reattore tedesco a doppio fluido.

Invece delle barre di combustibile al suo interno viene utilizzato combustibile liquido radioattivo. In casi estremi questo defluisce semplicemente fuori dal circuito chiuso in completa sicurezza.

“Energia nucleare? No, grazie!” Così pensarono molti dopo le catastrofi delle centrali di Chernobyl e Fukushima considerando anche le difficoltà di smaltimento e il tempo di decadimento delle sostanze radioattive. Ma cosa accadrebbe se il nucleo del reattore riuscisse a non fondersi, se le terribili conseguenze di un’eventuale catastrofe venissero scongiurate e se il reattore non producesse scorie con decadimento così lungo?

Proprio questa è la direzione che sta prendendo il cosiddetto “reattore a doppio fluido” costruito dall’Istituto berlinese di fisica dei corpi solidi.

“Il nucleo del nostro reattore non fonde perché il carburante è già fuso”, ha affermato Götz Ruprecht che ha partecipato alla creazione del reattore a doppio fluido. Come carburante, stando a quello che dice l’esperto, verranno utilizzati sali radioattivi o metalli radioattivi liquefatti.

Come funziona: due fluidi si incontrano nel nucleo

A differenza dei reattori tradizionali a sali fusi, nel nucleo di questo reattore si incontrano due fluidi. In uno di essi circola il carburante radioattivo, nell’altro invece piombo fuso che prende su di sé il calore del carburante e lo trasporta fuori dal nucleo. Per uno scambio di calore efficace i due fluidi si muovono parallelamente l’uno all’altro in un intricato sistema di circa 10.000 tubi. Il piombo trasmette il calore al ciclo successivo a base di idrogeno o carbonio, il quale mette poi in funzione la turbina che produce energia elettrica.

Ci è un altro flusso che svolge la funzione di riscaldare preventivamente il piombo. Questo ci fa già capire che il nuovo reattore è volto a evitare la produzione di scorie. “Il fatto che si creino scorie a lungo decadimento è legato alla presenza di una combustione incompleta”, ha spiegato Ruprecht. “Questo è un retaggio dei tempi in cui i reattori erano usati a fini militari. Allora purtroppo si preferiva usare combustibile solido. Le ragioni erano strategiche: infatti, i primi reattori ad acqua venivano impiegati sui sommergibili. Sulla terraferma si produceva il combustibile solido che poi veniva caricato sulle imbarcazioni”.

Per i militari questa soluzione era molto pratica, ma nell’industria civile sarebbe stato meglio evitare i combustibili solidi in quanto poco efficaci, spiega l’esperto. Per fare chiarezza, Ruprecht ha paragonato questo processo al forno a legna nel quale dal legname si produce il carbone. Nel reattore, seguendo questo parallelismo, si utilizzava il caldo generato dal legname, trasformatosi poi in carbone. E alla fine ad essere gettato via era il carbone. “Si utilizzava solamente il 5% del carburante contenuto nel combustibile. Il materiale restante (che può sì essere utilizzato, ma non in reattori di questo tipo) non solo veniva gettato via, ma doveva anche essere smaltito con particolari accortezze”.

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La combustione al 100% è possibile

Il problema può essere risolto secondo il principio dei cicli. Ad ogni giro la miscela si prepara, pulisce e libera dagli scarti. Il materiale che non ha subito combustione viene impiegato in un nuovo ciclo. Il principio che garantisce la divisione dei due cicli è simile a quello del funzionamento di una torre di purificazione. A seconda della densità e del punto di bollore i vari componenti si dividono l’uno dall’altro ad altezze diverse.

“In seguito a un lungo procedimento il materiale subisce una combustione al 100%”, ha sottolineato il fisico. Il carburante può essere utilizzato fino a 20 volte e questo permette di ridurre considerevolmente la quantità di scorie. Inoltre, nel reattore a doppio fluido si possono utilizzare anche le scorie prodotte dai reattori tradizionali. Chiaramente, anche dopo numerosi cicli di questo tipo rimangono comunque delle scorie a lungo decadimento, ma per queste all’interno del reattore a doppio fluido vi è un container intermedio nel quale possono essere conservate fino a 300 anni.

“Il materiale radioattivo si considera decaduto quando la sua attività è inferiore a quella dell’uranio naturale e questo accade dopo 300 anni”, ha spiegato Ruprecht.

Cosa succederebbe in un caso estremo?

Nel caso in cui la temperatura all’interno del ciclo fosse troppo elevata, vi sarebbe una semplice soluzione: il sale estremamente caldo fonderebbe i fusibili e defluirebbe in appositi contenitori dove si raffredderebbe fino a raggiungere una temperatura di sicurezza. In caso di necessità potrà essere nuovamente impiegato nel ciclo successivo. I tubi dovranno essere prodotti con un materiale estremamente resistente che si utilizza anche per la lavorazione di acidi tossici. Idealmente questi tubi dovrebbero resistere per 60 anni, nel peggiore dei casi dovranno essere sostituiti del giro di 20. Considerate le modeste dimensioni del reattore (circa 3 metri di diametro), non vi saranno sprechi eccessivi di materiale. La costruzione del nucleo del reattore è parecchio costosa; ma bisogna considerare che non vi saranno sprechi per la creazione di complessi meccanismi di sicurezza e di conservazione delle scorie: questo permetterà di risparmiare moltissimi soldi.

Inoltre, sarà possibile dividere i prodotti di decadimento anche di metalli preziosi proprio come accade agli isotopi radioattivi per scopi medici. Ad esempio, secondo le previsioni, un reattore a doppio fluido in un anno potrà produrre fino a 300 grammi di molibdeno-99, ovvero il quadruplo rispetto alla domanda mondiale di questa sostanza.

Energia nucleare: la più efficace di tutte le rinnovabili

Secondo Ruprecht, l’umanità non può esimersi dall’impiegare l’energia nucleare. “Io e i miei colleghi non vediamo altre alternative”, ha sottolineato. “Infatti, le altre energie rinnovabili da sole non sono in grado di migliorare la situazione ambientale. È una realtà perché con il loro aiuto non è possibile costruire centrali elettriche in grado di sopportare una domanda così grande”. I combustibili fossili, secondo l’esperto, prima o poi si esauriranno e rimarranno solamente i vettori nucleari. “Per questo, non vi sono risorse sufficienti. Si può scavare più in profondità per estrarre l’uranio dal terreno o dal fondo marino”. Questo basterà a soddisfare i bisogni dell’umanità per milioni di anni. “Probabilmente, tutti sapete cosa siano le energie rinnovabili. Sono energie ottenute da risorse che basteranno anche dopo la fine dell’umanità. Fra queste energie rientra anche quella nucleare. La consideriamo come rinnovabile”, ha spiegato Ruprecht.

Ma per sviluppare e studiare ulteriormente gli aspetti relativi alla sicurezza di questo settore servono fondi. Per la costruzione del primo reattore di questa nuova tipologia, stando alle stime di Ruprecht, serviranno circa 10 anni. Le spese ammonteranno a circa 10 miliardi di euro. I brevetti per questo tipo di reattore li possiedono il Giappone, l’Europa e, dallo scorso anno, anche la Russia. A breve otterranno la licenza a costruirne di simili anche gli USA.

di Valentin Raskatov

Tags:
Germania, Scorie radioattive, energia nucleare, Nucleare
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