Micro reattori nucleari, cosa sono e come potrebbero essere usati in futuro

Gli scienziati stanno lavorando su micro reattori nucleari, così piccoli da poter stare sul retro di un camion o di un container standard. Capaci di generare fino a 20 MW, potrebbero fornire energia a zero emissioni di carbonio in ambienti remoti o integrare il recupero della rete elettrica. Un’altra idea sarebbe quella di localizzarli su autostrade isolate per ricaricare i camion elettrici a lunga distanza.

Cosa sono i micro reattori nucleari e come funzionano

I micro reattori nucleari producono meno di 300 MWe, rispetto agli oltre 1.600 MWe delle moderne centrali nucleari. La costruzione di queste strutture è più rapida e permette di aggiungere ulteriori impianti man mano che è richiesta più potenza. L’esborso di capitale diventa gestibile anche per le utility più piccole, mentre – al momento – solo i più grandi attori possono assumersi l’onere di finanziare capitale iniziale e gestire i rischi associati ad alcuni sviluppi.

Le dimensioni ridotte e la diversità dei reattori ne permettono la costruzione anche in luoghi non tradizionalmente adatti alle centrali nucleari e, cosa importante, vicino a industrie ad alta intensità energetica o comunità remote. Ciò consente loro di servire aree del mondo che le soluzioni energetiche rivali non possono raggiungere: a ciò va aggiunto il potenziale di sostituire fonti di energia altamente inefficienti e inquinanti come i generatori diesel.

Possono anche essere impiegati nei siti di centrali a carbone in pensione, rendendo le nuove piccole centrali nucleari più accettabili a livello locale e, nel contempo, fornendo occupazione. Sfruttare le infrastrutture esistenti, compresi i quadri elettrici e le turbine delle centrali a carbone, potrebbe ridurre i costi di costruzione dei micro reattori nucleari ed evitare di aggiungere nuove linee di trasmissione dai siti.

Sfide per la tecnologia

Quasi tutti i paesi che posseggono energia nucleare commerciale hanno iniziato importando reattori nucleari da un paese fornitore (ad esempio Stati Uniti, Francia o Canada). L’Agenzia internazionale per l’energia atomica (AIEA) – l’organizzazione responsabile sia della promozione dell’uso pacifico della tecnologia nucleare, che della prevenzione dell’uso militare – ha un processo per aiutare i paesi a prepararsi ad ospitare una centrale nucleare commerciale.

I microreattori possono ridurre l’onere per alcune fasi di questo processo, ma non elimineranno i requisiti che garantiscono un’adeguata sicurezza relativa ai materiali nucleari. Alcuni aspetti dei microreattori, come la loro natura distribuita, potrebbero rivelarsi più difficili da gestire in modo sicuro.

I rischi connessi al nucleare

Proliferazione nucleare: poiché il combustibile nucleare può essere utilizzato anche per produrre armi nucleari, l’AIEA ispeziona ogni tipo di impianto nucleare per garantire che non vi sia alcuna diversione materiale per la produzione di armi. La maggior parte dei rischi di proliferazione deriva dal ciclo del carburante, principalmente dall’arricchimento e dal ritrattamento dello stesso, non dall’effettivo reattore di generazione di energia. I paesi con forti salvaguardie nucleari e ispezioni dell’AIEA, come Stati Uniti, Francia o Canada, possono produrre carburante e trattare rifiuti, riducendo al minimo il rischio di proliferazione delle armi.

Trasporto di materiali nucleari – Il combustibile nucleare o i rifiuti possono ancora essere dannosi, quindi c’è preoccupazione per il trasporto di combustibili nucleari, reattori completamente alimentati o combustibile nucleare esaurito da e verso i paesi ospitanti, anche in uno scenario in cui un paese fornitore ne stia prendendo il possesso definitivo.

Sicurezza fisica: per quel che riguarda i microreattori, è stata migliorata la sicurezza fisica, ad esempio con nuclei sigillati che rendono praticamente impossibile l’accesso in loco a qualsiasi materiale nucleare, ma c’è anche preoccupazione sul fatto che i rischi siano intrinsecamente moltiplicati quando si hanno molte più unità schierate.

Regolamenti – L’esportazione di materiali nucleari è una delle industrie più regolamentate. Attualmente, l’approvazione per l’esportazione è un processo lungo e complicato che non è adatto per una tecnologia piccola e modulare. I governi dovranno sviluppare regolamenti di esportazione modernizzati tenendo presente i rischi (e le opportunità) dei microreattori.

Requisiti operativi: le autorità di regolamentazione, non i proprietari degli impianti, decideranno in ultima analisi se un microreattore richiederà operatori e sicurezza in loco e influirà, in modo significativo, sui costi. I requisiti probabilmente differiranno in base al paese e all’autorità di regolamentazione. Gli sviluppatori stanno sostenendo che possono far funzionare i microreattori in sicurezza con un personale minimo, ma come con tutti gli aspetti di una nuova tecnologia, ciò dovrà essere dimostrato.

Costo: poiché non è stato ancora costruito alcun microreattore commerciale, vi è una significativa incertezza sui costi. Studi accademici che proiettano i costi per i microreattori sulla base di funzioni di ridimensionamento ingegneristiche teoriche stimano i costi da 4.000 dollari/kW a 140.000 dollari/kW, mentre un rapporto del 2019 del Nuclear Energy Institute presumeva che i costi di capitale sarebbero stati compresi tra $ 10.000 e $ 20.000/kW. Inoltre, stimava che un microreattore genererebbe elettricità a un costo compreso tra $ 0,14/kWh e $ 0,41/kWh.