In tutto il mondo stiamo assistendo ad una ripresa della costruzione di impianti per la produzione di energia elettrica per via nucleare, questo non solo nei paesi emergenti come la Cina, l’India, il Sud Africa, l’Argentina e il Brasile, ma anche in Russia e nelle nazioni industrializzate dell’occidente come negli USA che 30 anni fa aveva abbandonato gli ambiziosi programmi nucleari per seguire le ideologie ambientaliste.
Siamo quindi all’inizio di un programma su larga scala di costruzione di centrali nucleari che non solo servirà per venire incontro alla crescente domanda di energia elettrica (Cina, India) ma è anche necessario ormai per sostituire gran parte degli impianti esistenti di produzione di energia elettrica che sono alla fine del loro servizio.
In pratica sta per saltare il blocco sulla costruzione di centrali nucleari che va avanti da più di 30 anni.. Ciò non compenserà i danni all’economia mondiale che tale blocco ha comportato. Per fare solo un esempio i tecnici specializzati, ingegneri e fisici del settore nucleare che c’erano negli USA, in Germania e in Italia, attualmente non ci sono più. Occorreranno 1 o 2 generazioni per formarne di nuovi.
Come era stato previsto negli anni 70, l’uso su larga scala di energia nucleare permetterà la realizzazione di programmi che cambieranno il volto dell’economia:
1) Si procederà vero la sostituzione accelerata del petrolio e dei suoi derivati attraverso la combinazione di energia elettrica prodotta per via nucleare e combustibili sintetici basati sull’idrogeno, il quale sarà a suo volta un sottoprodotto delle centrali nucleari ad alta temperatura. Questo comporterà un abbattimento drastico dell’inquinamento in tutte le aree più critiche del mondo.
2) Disponendo di energia abbondante e a buon mercato, sarà possibile ed economica la produzione di acqua potabile e per l’agricoltura su larga scala, attraverso processi di dissalazione e altre tecniche. Gran parte delle aree desertiche del Nord Africa, dell’Asia Centrale, dell’Australia, manche degli USA e dell’Europa diventeranno verdi e fertili.
3) Diventerà utile ed economico l’uso di nuove tecnologie a più alta densità di energia per estrarre, riutilizzare e lavorare tutte le materie prime di base. Si andrà verso un’economia che riciclerà al 100% i materiali di scarto, i rifiuti industriali e urbani, con gran vantaggio per tutto l’ecosistema.

Praticamente assisteremo ad uno spostamento dell’attuale economia, ancora basata sul ruolo dominante dei combustibili fossili all’uso di energia nucleare, sia per la produzione di elettricità e energia termica per le lavorazioni industriali, che per la produzione di combustibile sintetico (idrogeno), e per la fornitura di abbondante acqua fresca per uso agricolo e civile.

Il primo passo di questo processo sarà quello della realizzazione dei reattori a fissione nucleare, in particolare quelli a sicurezza intrinseca raffreddati a gas (HTR). Saranno prodotti diversi tipi di reattori di versa taglia, dai piccoli e modulari per la desalinizzazione e la produzione di energia termica per l’industria o per la produzione di idrogeno e la propulsione navale, ai grandi impianti per la produzione di energia elettrica.
La transizione verso l’energia nucleare necessiterà della costruzione di grandi impianti per la separazione isotopica e il riprocessamento dei materiali. Per fare questo su scala industriale ci sarà bisogno delle tecnologie al plasma.

Nuovi atomi e materie prime per l'indutria con latecnica delle trasmutazioni nucleari

Queste nuove tecnologie saranno in grado di lavorare su tutta la gamma dei circa 3000 isotopi oggi conosciuti. La vecchia tabella della tavola periodica dei 92 elementi risulterà presto superata da un sistema formata da atomi e dai loro isotopi, molto più complesso e differenziato.

Inizialmente ci si concentrerà sul gruppo di circa 1000 isotopi a lunga vita oggi conosciuto. Poi questo numero aumenterà inglobando gli isotopi radioattivi a breve vita.
Se, per esempio, sintetizziamo una molecola con 4 atomi di carbonio in posizione non simmetrica, scegliendo per ciascuno di essi ciascuno dei 2 isotopi stabili de carbonio (C-12 e C-13) otteniamo 16 differenti molecole, aventi le stesse proprietà chimiche ma differenti proprietà fisiche, come il magnetismo, le proprietà elettriche, meccaniche e termiche. Se aggiungiamo l’isotopo C-14 il numero di molecole sale a 81. Essendoci poi 5 atomi di Idrogeno e potendoli sostituire con Deuterio si ottengono 2592 differenti tipi di molecole. Praticamente sarà possibile costruire materiali sintetizzandoli dagli isotopi che verranno scelti per ottenere le caratteristiche fisiche e chimiche desiderate dei materiali.
Questi nuovi materiali saranno fondamentali per la realizzazione di nuovi tipi di reattori nucleari e in generale le tecnologie che impiegheranno energia fortemente concentrata come i laser a lunghezza d’onda molto corta (raggi X duri o raggi gamma)

Con queste tecnologie sarà possibile avere trasmutazioni artificiali su larga scala per generare nuove specie di atomi e materie prime per l’industria.
E sarà possibile in pratica utilizzare i reattori a fissione riprocessando al 100% tutte le scorie del combustibile esaurito.
Il passo successivo sarà quello della tecnologia della fusione nucleare.
Il grande flusso di neutroni generato da reattori a fusione nucleare (Deuterio-Deuterio) permetterà una veloce fertilizzazione del combustibile per la fissione e allo stesso tempo questo flusso neutronico potrà essere utilizzato per il processamento delle scorie nucleari, per trasformare gli elementi radioattivi a lunga vita in elementi a breve vita o addirittura stabili e in generale per ottenere nuove specie di isotopi.
Un ulteriore metodo per la produzione di sorgenti di neutroni sarà quello conosciuto come “sorgente di neutroni a spallazione”(nota). Anche con questo metodo sarà possibile ottenere un elevato flusso neutronico, indispensabile per la trasmutazioni di atomi su scala industriale a partire dalle scorie radioattive e dagli scarti e rifiuti delle lavorazioni industriali.
In futuro la capacità di sintetizzare grandi quantità di atomi e isotopi di ogni genere supererà in quantità e qualità le materie prime disponibili come “risorse naturali”. Inoltre le applicazioni del plasma ad alta temperatura per processare rifiuti e scarti delle lavorazioni, la cosiddetta “torcia al plasma” espanderà lo spettro delle risorse disponibili e permetterà il 100% del riciclo di tutti i materiali usati nell’economia.
Nota - E’ chiamato spallazione il processo che avviene quando particelle ad alta energia impattano nuclei di atomi e l’impatto produce un flusso di neutroni. Questo è quello che avviene nelle parti alte dell’atmosfera a causa dei raggi cosmici. E’ possibile generare in questo modo un elevato flusso di neutroni. In diversi laboratori usando fasci di protoni da 500 MeV, prodotti da un acceleratore e diretti su un bersaglio formato da atomi di piombo, sono stati prodotti 20/30 neutroni per ogni atomo di piombo colpito. Ottenendo così una fonte di neutroni, che è il mezzo più efficiente per indurre la trasmutazione degli atomi.

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