A quali condizioni accettereste di avere un reattore nucleare a qualche decina di chilometri da casa?
Per me, per essere accettabile dovrebbe soddisfare queste necessità (in ordine di importanza):
- Essere intrinsecamente impossibile che esploda
- Essere confinato sottoterra (e quindi non irraggiare in atmosfera)
- Emettere una quantità di radioattività in esercizio molto contenuta.
- Produrre il meno possibile di scorie nucleari a lunga vita e alta attività (possibilmente zero) così da poterle smaltire in tempi accettabili (un secolo o meno..)
- Poter essere spento quasi “istantaneamente” in caso di necessità.
Se vi sembra che le mie richieste siano irrealizzabili, forse dovrete ricredervi.
Nel 1995 Rubbia (si, lui) presentò il suo progetto di “Accelerator Driven System” o ADS (detto anche, con gergo da cartoni animati, "Rubbiatron").
Vediamo come funziona.
In una fissione nucleare “classica”, un combustibile come il Plutonio viene portato nelle condizioni necessarie per cedere una quantità di neutroni tale da bombardare altri atomi e produrre in cascata ulteriori reazioni di decadimento, secondo una attivazione crescente (idealmente esponenziale) della reazione. Questo è il motivo per cui la reazione è così pericolosa: si può ragionevolmente affermare che un reattore nucleare sia una sorta di bomba atomica la cui esplosione viene “rallentata a piacere”, utilizzando diversi sistemi di controllo, per ottenere la stessa quantità di energia di una corrispondente esplosione atomica, ma diluita in un intervallo di tempo ragionevole e senza effetti avversi. Il problema è che il sistema di controllo è complicato, costoso e come logico, non infallibile.
Un reattore ADS funziona con un principio completamente diverso. Innanzitutto si può usare il Torio al posto dell'Uranio. Questo elemento, molto meno radioattivo e tre volte più abbondante dell'altro, non è in grado di innescare reazioni a catena durature con il suo decadimento, per cui per funzionare deve essere continuamente “foraggiato” di neutroni. Quello che può sembrare un limite è invece il suo punto di forza: se si trova una fonte di neutroni esterna regolabile a piacere, si può accendere la reazione, ma anche spegnerla immediatamente secondo necessità (e opportunità).
Il meccanismo ipotizzato funziona all'incirca così:
Un acceleratore di particelle spara un fascio di protoni su un contenitore ripieno di una miscela di piombo fuso-bismuto e torio (oppure il torio è tenuto in barre a contatto con la miscela). Il Piombo bombardato dai protoni libera dei neutroni (secondo un processo chiamato “spallation” o spallata) che colpiscono il torio, che a sua volta libera altri neutroni. Il processo però non si autoalimenta (viene detto nucleare “sottocritico”): se si spegne l'acceleratore si spegne anche la reazione.
Il saldo netto tra energia in ingresso ed energia in uscita è di circa 10:1 (per questo l'ADS viene anche chiamato “amplificatore di energia”), e il sistema di raffreddamento è quasi superfluo, perché basta regolare la potenza dell'acceleratore per governare la liberazione di calore.
L'uso del Torio comporta la generazione di una quantità molto inferiore di scorie nucleari, classificabili come a “bassa intensità” (quelle degli ospedali, per intenderci) e attive per uno o due secoli (gli elementi transuranici sono in quantità minime).
L'ADS come ve l'ho raccontato io (in quattro parole) però, è la versione più "energetica" della tecnologia, ma idealmente esistono altri utilizzi importanti. Potrebbe infatti essere impiegato per trasmutare le scorie nucleari ad alta attività (ovvero quelle che contengono i cosiddetti "transuranici", elementi con numero atomico superiore all'uranio, che sono fortemente radioattivi) , in elementi con radioattività minore, riducendo al contempo il volume delle scorie (e recuperando un po' di energia). Non è certo un problema da poco, perchè secondo quanto afferma una tesi di laurea in ingegneria nucleare del 2004 (università di Pisa), per lo Iodio 129 occorrono addirittura 17 milioni di anni per dimezzare la propria attività (e un reattore da 3000mw ne produce quasi 6kg all'anno..).
Perchè allora gli ADS non spuntano come funghi, specialmente nei paesi che sono pieni di scorie nucleari da riciclare o in quelli che hanno difficoltà (come il nostro, per fortuna..) a costruire centrali nucleari "classiche", o ancora in quelli (sempre come il nostro, e sempre per fortuna) che non dispongono di riserve di uranio proprie?
La mia idea in merito, me la sono fatta. Purtroppo ad oggi la tecnologia non sembra ancora matura per consegnarci degli ADS sfruttabili commercialmente; anzi, a dirla tutta, per ora non è ancora stato ultimato alcun prototipo funzionante. Moltissimi paesi però si sono tuffati nella ricerca intuendone le notevoli potenzialità: si va dall'India (leggetevi l'entusiastico discorso pronunciato dal presidente nel 2006), all'unione europea con il progetto MYRRHA (reattore già in costruzione). Nel 2003 l'ENEA e l'FZK hanno siglato un accordo per sperimentare le tecnologie per la realizzazione di un reattore ADS alla casaccia chimato triga (e qui stiamo DAVVERO parlando di una decina di km da casa mia..).
I motivi del ritardo sono di due ordini: tecnologico e finanziario. Dal punto di vista tecnologico, non si è ancora in grado di costruire acceleratori di particelle che sviluppino un fascio costante di buona intensità ed esistono ancora carenze tecnologiche nella gestione dell'biettivo di spallazione (una lega liquida di piombo fuso e bismuto, corrosiva), ma si pensa di superare presto queste difficoltà. Dal punto di vista finanziario, la parte del leone nella ricerca nucleare (e quindi nei finanziamenti) la fanno i reattori di IV generazione (alcuni progetti li trovate qui), che si basa ancora sul concetto del grande pentolone di acqua (o gas) radioattiva bollente, anche se tecnologicamente migliorati (raffreddamento a gas, acqua supercritica, sali fusi e compagnia bella..) quando esiste uno strumento di tale potenzialità con un impatto ambientale estremamente più contenuto. La ricerca su questo tipo di reattore avrebbe potuto essere molto più rapida, se solo la riduzione delle scorie e la sicurezza intrinseca fossero state stabilite come assoluta priorità nei finanziamenti.
E come sempre di mezzo ci sono "pubblici decisori" impreparati e tanta, tanta cattiva informazione...
Ulteriori approfondimenti:
Un PDF sugli ADS pubblicato dall'IAEA
Gli ADS, presentati nella tesi di Tarantino (cap0 e cap1)
La pagina di IoIdeo sull'EADF (prototipo di ADS)
Una pagina didattica sugli ADS dal sito Reaktor physics
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