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TematicheAmbiente, Infrastrutture ed EnergiaIl Torio nello sviluppo nucleare

Il Torio nello sviluppo nucleare

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Questo elaborato si concentra sull’impiego dei vari cicli del combustibile nucleare e su come questi influenzeranno gli interessi strategici. Le caratteristiche fisiche del torio lo rendono più leggero rispetto all’uranio, anche se non è naturalmente fissile ma con l’assorbimento di un neutrone decade in protoattinio-233 e quindi in uranio-233. Esistono diversi modi per costruire un reattore al torio, il più promettente è il reattore LFTR (Liquid Fluoride Thorium Reactor). Uno dei vantaggi dei reattori a sale fuso è che questi possono essere piccoli perché non hanno bisogno di grandi strutture per gestire l’acqua ad alta pressione. È necessario prestare molta attenzione al design del reattore, grazie al quale è possibile riconoscere quelli destinati all’arricchimento dell’U-233.

Politica energetica cinese

Il governo cinese è intento a ridurre la dipendenza dalle centrali elettriche a carbone che producono un elevato tasso di inquinamento. Un team di scienziati a Shanghai ha tentato di sviluppare la prima centrale nucleare al mondo impiegando la tecnologia del sale fuso di torio come combustibile anziché l’uranio. Tutte le centrali nucleari commerciali in Cina sono progettate per utilizzare l’uranio come combustibile ma avendo il paese esaurito le sue scorte è fortemente dipendente dalle importazioni da altri paesi. I potenziali vantaggi di questa tecnologia sono rappresentati dalle grandi riserve di torio che ha la Cina e dalla caratteristica che questo processo ha di produrre meno rifiuti radioattivi. Inoltre, la crisi provocata dall’inquinamento ha fornito un grande impulso per la progettazione di centrali nucleari di nuova generazione. Paesi occidentali come gli Stati Uniti hanno sperimentato reattori al torio, ma hanno rinunciato alla tecnologia a causa delle difficoltà ingegneristiche. Il reattore TMSR (Thorium Molten Salt Reactor), porta la sicurezza della infrastruttura a un livello più alto e può essere reso economico e piccolo poiché opera a pressione atmosferica, un altro dei suoi numerosi vantaggi. Grazie alle sue opzioni di raffreddamento flessibili, può essere praticamente utilizzato in qualsiasi area geografica e in Cina, così come in Iran, questo è di particolare interesse ed estremamente vantaggioso vista la scarsità di acqua dolce nelle grandi aree isolate, diventando così l’unico modo per  garantirsi l’indipendenza energetica.

Negli anni Sessanta è nata nella struttura di ricerca del governo americano ORNL (Oak Ridge National Laboratory) nella quale, il Molten Salt Reactor Experiment (MSRE) ha funzionato con successo per oltre quattro anni e ha dimostrato la sua fattibilità e la sua natura stabile. Le TMSR, a più riprese, hanno ricevuto attenzione globale e nel 2011, l’Accademia Cinese delle Scienze ha sviluppato un apparato del reattore al sale fuso di torio, un progetto pilota strategico e negli ultimi cinque anni, grazie alla ricerca di sistemi e tecnologie avanzate, ha fatto progressi nello sviluppo dei sistemi di simulazione e modellizzazione. La Cina ha costruito il primo circuito salino sperimentale al fluoro ad alta temperatura su scala industriale al mondo, nonché il più grande circuito passivo a circolazione naturale al mondo per sali fusi. Strutture sperimentali su larga scala che sono state costruite per far avanzare il ciclo chiuso del combustibile torio-uranio attraverso strategie di ritrattamento. Ad esempio l’U-233  può essere usato per avviare nuovi reattori, consentendo così alla Cina di raggiungere finalmente l’obiettivo di un ciclo del combustibile nucleare completamente chiuso. Poiché il TMSR cinese utilizza tutto il torio, solo i prodotti di fissione saranno stoccati. L’applicazione della tecnologia delle turbine ad alta temperatura a ciclo di Brayton-Joule per la generazione di energia può aumentare significativamente la conversione del calore in elettricità e ridurre la necessità di acqua per il raffreddamento. In Cina c’è fiducia nell’energia del torio affinché questa diventi la spina dorsale degli sforzi di ricerca della nazione e per far avanzare la Cina come paese che utilizza l’energia nucleare.

Reattori nuclari di IV generazione

I reattori di IV Generazione hanno come obiettivo principale la sicurezza nucleare (già presente nei reattori di III generazione) e la riduzione di rifiuti nucleari, con lo scopo di mantenere sempre alto il rendimento del reattore, di minimizzare i costi di costruzione e di massimizzare la sostenibilità degli impianti. I reattori di IV generazione sono sostanzialmente sei e si possono ripartire in due categorie, la prima è quella dei reattori a spettro termico e la seconda quella dei reattori a spettro veloce. Un reattore nucleare refrigerato a sodio è uno dei sei concetti di “IV generazione”, oltre a questo troviamo il reattore refrigerato a piombo, quello a sali fusi, a gas, il reattore ad altissima temperatura e infine il reattore ipercritico ad acqua. I reattori di quarta generazione, utilizzando neutroni ad elevata energia, riescono a limitare la quantità di scorie che escono dalla centrale a fine ciclo ma soprattutto riescono a bruciare come combustibile le scorie nucleare prodotte fino ad oggi. Questo vuol dire che non solo si riduce il problema dei rifiuti nucleari per il futuro ma si risolve anche quello del passato. Questa nuova tecnologia non è pura fantascienza, basta pensare che reattori simili sono già stati costruiti in Francia, con Phénix e Super-phénix, e in Russia e India, rispettivamente BN800 e PFBR. Il reattore nucleare a sali fusi MSR (Molten Salt Reactor) è uno dei sei reattori di IV generazione sviluppati e il loro impiego a regime è previsto tra il 2024 e il 2035.

La Cina, negli ultimi anni, ha accelerato il suo programma per la costruzione di due reattori sotterranei da 12 MW (MegaWatt) a Wuwei e di strutture di ricerca nella provincia di Gansu, che dovrebbero diventare operativi entro il 2020. Inoltre, questo genere di reattori termici è in grado di lavorare con una varietà di combustibili: uranio debolmente arricchito, torio, uranio impoverito e altri prodotti di scarto. La Cina sta portando avanti progetti ambiziosi per la sua industria nucleare, compreso lo sviluppo di tecnologie di prossima generazione più pulite e sicure. Un focus particolare è un piano per sviluppare entro il 2020 i primi reattori al sale su larga scala alimentati a torio e che potrebbero generare meno rifiuti radioattivi e contribuire a ridurre la dipendenza dai combustibili fossili. I ricercatori cinesi hanno acquisito padronanza della tecnologia nei laboratori e ora mirano a essere i primi al mondo a renderlo commercialmente praticabile. Uno degli obiettivi principali è lo sviluppo di reattori a base di sale fuso a base di torio, sviluppati per aiutare a soddisfare la crescente necessità mondiale di energia senza contribuire al riscaldamento globale. Tuttavia, la tecnologia potrebbe rivelarsi più economica e pulita, mentre l’uso del torio, che è meno radioattivo dell’uranio, dovrebbe generare meno rifiuti. Uno dei vantaggi dello sviluppo di reattori a sale fuso è che, poiché non hanno bisogno di così tanta acqua, la Cina può costruirli in remote regioni desertiche, lontano dalla sua costa orientale densamente popolata. I lavori su due reattori a sale fuso situati nel deserto del Gobi nella provincia di Gansu sono iniziati nel 2011. 

Accordo sul nucleare iraniano

L’accordo con l’Iran – formalmente noto come il Piano d’azione globale congiunto (JCPOA) è stato uno dei risultati diplomatici coronanti il mandato dell’ex presidente Barack Obama, ma ha continuato a rappresentare un tema divisivo a Washington da quando è giunto a compimento nel 2015. Le sei maggiori potenze coinvolte in questi negoziati con l’Iran erano conosciute come P5 + 1, che rappresenta i cinque membri permanenti del Consiglio di sicurezza delle Nazioni Unite (Stati Uniti, Francia, Regno Unito, Cina e Russia) e Germania. L’accordo si è concluso dopo due anni di intense discussioni e mirava a limitare la capacità dell’Iran di sviluppare armi nucleari in cambio della revoca delle sanzioni economiche contro Teheran. In altre parole, Teheran ha accettato le restrizioni che gli avrebbero permesso di avere abbastanza uranio arricchito per mantenere il fabbisogno energetico del Paese, senza avere la capacità di costruire una bomba nucleare. In base all’accordo con l’Iran, le restrizioni sulle centrifughe scompariranno nel 2025 e le limitazioni all’arricchimento dell’uranio scompariranno nel 2030. Quindi, ci sono timori che una volta scadute queste restrizioni, l’Iran potrebbe sviluppare rapidamente un’arma nucleare. Il governo iraniano ha dichiarato che non rispetterà più nessuno dei limiti dell’accordo, comprese le restrizioni sull’arricchimento dell’uranio, la sua quantità di uranio accumulato e la ricerca e sviluppo.

Ora più che mai, è necessario riflettere sull’opportunità del nucleare. L’ abbondante disponibilità di risorse nucleari, la capacità di produrre grandi quantità di energia con piccole quantità di combustibile e i livelli di produzione di gas serra molto bassi possono rendere i paesi industrializzati meno dipendenti dalle fonti energetiche convenzionali che devono essere importate da altre parti del mondo. Di contro, quando produciamo energia nucleare stiamo esaurendo una risorsa non rinnovabile, motivo per cui dobbiamo prima esaminare attentamente tutte le possibilità.

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