L'opzione nucleare,
un'alternativa alla "green economy"
(Scarica
gratuitamente i capitoli del libro)

La Cina programma di costruire
200 reattori nucleari entro il 2050
Fusione inerziale
Fusione magnetica
Torcia al plasma per un riciclo
completo dei materiali
|
Sarebbe gia
possibile costruire un reattore
ibrido fusione fissione!
 Questa tecnologia
parte dal fatto che la reazione di fissione è povera di
elettroni e ricca di energia, mentre la fusione è ricca
di neutroni e povera di energia.
Sebbene ogni reazione di fissione di un atomo di Uranio
rilascia una media di 3 neutroni, tali neutroni in parte
sono utilizzati per manetenere la reazione a catena
fissionando altri nuclei di Uranio, in parte vengono
assorbiti dalla mistrura di isotopi del combustibile, in
parte si perdono. La reazione a catena di fissione opra
quindi con margini molto stretti di bilancio neutronico.
Nella fusione ei neutroni prodotti dalla reazione di
Deuterio e Trizio consono necessari per il mantenimento
della reazione, il plasma inoltre non è un grande
assorbitore di neutroni, cè quindi una grande
quantità di neutroni prodotto dalla reazione che sono
disponibili per essere utilizzati. La singola reazione di
fusione D-T rilascia inoltre 10 volte meno energia della
fissione di un atomo U-235.
Il principio di funzionamento del reattore ibrido è
quello di usare la fusione nucleare per produrre neutroni
e quella di fissione per produrre energia. In pratica si
utilizza il flusso neutronico generato dalla reazione di
fusione nel plasma per fertilizzare il combustibile
nucleare di fissione (U-238 o Torio, inoltre lo stesso
flusso neutronico per trasmutare i prodotti di fissione.
Limportante è che questa
applicazione della fusione non richiede che il reattore a
fusione produca unenergia netta capace di sostenere
la reazione. Lenergia a questo
scopo sarà fornita dalla reazione di fissione che
brucerà il combustibile fertilizzato dai
neutroni della reazione di fusione.
In questo caso il reattore di fusione
può lavorare al di sotto del punto di
breakeven, riducendo di molto i requisiti
richiesti. Attualmente
sia il JET, gia realizzato in Inghilterra, che
lITER, in costruzione in Francia, anche se sono
programmati per lavorare al di sotto del punto di
breakeven per generare energia netta, hanno
abbondantemente raggiunto i parametri per fertilizzare il
combustibile nucleare su larga scala e per operare la
trasmutazione delle scorie nucleari.
Da più di dieci anni ricercatori dell'Univeristà di
Osaka (Giappone) così come quelli della General Atomic
Company di San Diego, California, stanno lavorando ad un
progetto di reattore ibrido fusione-fissione nucleare.
In tutti e due i progetti l'idea base è che è possibile
raggiungere l'autosufficienza del Trizio: produrre nel
mantello del reattore il Trizio necessario al
mantenimento della reazione di fusione a partire dal
minerale di Litio bombardato con i neutroni
della reazione di fusione e abbastanza energia con
un plasma a condizione relativamente basse. I neutroni
generati nel plasma dalla reazione di fusione tra
Deuterio e Trizio sarebbero sufficienti inoltre
anche per produrre la fissione del combustibile
nucleare (Uranio, Plutonio o Torio) e quindi la relativa
energia.
Da questi studi sembra assodato che risulta più
vantaggioso usare come refrigerante del mantello del
reattore (blanket) il gas elio, è che per la reazione di
fissione sarebbe preferibile usare un ciclo del
combustibile basato sul Torio per produrre Uranio 233.
Il ciclo Torio-Uranio sarebbe da preferire rispetto a
quello dell'Uranio-Plutonio perchè, avendo il Torio
massa minore, sarebbero prodotte meno scorie nucleari, in
particolare meno Attinidi minori che sarebbero quindi
più facilmente trattabili (inceneribili).
| Un
reattore ibrido a fissione e fusione, in grado di
bruciare le scorie radioattive altamente tossiche
e di lunga vita, potrebbe rivelarsi la strada
giusta per rilanciare lenergia nucleare,
superando lo scoglio della costruzione di grandi
e costosi depositi di rifiuti nucleari.
Un progetto con
questa impostazione è stato presentato da un
gruppo di fisici americani dellInstitute for Fusion Studies dellUniversità di
Austin, Texas, nell'aprile 2009 e pubblicato
dalla rivista di tecnologie della fusione
nucleare Fusion Engineering and
Design .
I fisici dell'Universiytà di Austin sostengono
di essere in grado di realizzare una «Compact
Fusion Neutron Source» (CFNS), una potente
sorgente di neutroni, non più grande di una
stanza, costituita da un «tokamak», cioè da un
reattore a fusione nucleare magnetico
contenente deuterio a 100 milioni di gradi di
temperatura. Il CFNS è considerato dai
fisici di Austin non un reattore che deve
produrre energia ma una fonte di neutroni e
farebbe parte di un complesso ciclo
nucleare così organizzato:
* le scorie prodotte dagli oltre cento reattori
nucleari americani ad acqua leggera (LWRs)
dovrebbero, in prima istanza, essere riciclate
attraverso sistemi di riprocessamento al 75%,
in modo da diventare nuovo combustibile nucleare.
* le parti attualmente non riciclabili,
costituite da elementi transuranici altamente
radio tossici e con vite medie di centinaia di
migliaia di anni, verrebbero sottoposte al
bombardamento neutronico dei nuovi reattori
ibridi fusione-fissione CNFS dove, oltre a
produrre energia, sarebbero bruciate al 99%.
Ogni CNFS brucerebbe in questo modo le
scorie di 15 reattori convenzionali e, cosa da
non poco, il materiale da custodire in depositi
geologici si ridurrebbe ad appena l1% delle
scorie attuali. Negli Stati Uniti il dibattito
sui depositi di di scorie nucleari è aspro e non
si attenua con il passare degli anni; la diatriba
sul fatto se sia sicuro e conveniente il grande
deposito nazionale di Yucca Mountin, va avanti da
anni. Attualmente si prevede che il deposito
sarà pronto nel 2020 e che potrà ospitare 77
mila tonnellate di rifiuti nucleari. Ma già nel
2010 questa quantità di rifiuti sarà superata e
quindi si porrà il problema di un secondo e
costosissimo deposito. In Italia, dopo il flop
del deposito nazionale di Scanzano, cancellato a
furor di popolo, non si è più parlato di sito
nazionale per la raccolta delle scorie nucleari,
nonostante ora si progetti una riapertura
dellopzione nucleare.
Con il progetto CNFS tutti questi problemi
saranno superati e in più si potrà contare su
unespansione del nucleare in sostituzione
del carbone e di altre centrali a combustibili
fossili che aggravano leffetto serra
affermano gli ideatori ed inventori di questa
nuova teconologia. Il progetto americano è stato
accolto con interesse, ma anche con cautela da
uno dei massimi esperti italiani di tecnologie
nucleari, lingegner Giancarlo Aquilanti,
capo della task force nucleare dell'Enel:
Si tratta sicuramente di un progetto serio
ma anche complicato. E non è detto che sia
lalternativa più economica e vicina nel
tempo per sbarazzarsi delle scorie nucleari di
alta attività. Personalmente penso che possa
risultare più promettente bruciarle nei reattori
ad alta velocità di quarta generazione che
vedranno la luce fra il 2025 e il 2040.
Come si vede dalle affermazioni si parla di
depositi aperti nel 2020 che sarebbero già il
prossimo anno sottodimensionati per la quantità
di scorie prodotte dagli Stati Uniti e di
reattori ad alta velocità di quarta generazione.
|
NOTA
Il
ciclo del Torio
Il Torio, come l'Uranio, può essere usato come
combustibile in un reattore nucleare: anche se
non è fissile, il Torio-232 assorbe neutroni
termici trasmutandosi in Uranio-233 , che invece
lo è. Perciò il Torio viene considerato fertile,
come l'Uranio-238 . L'Uranio-233 è migliore dell'Uranio-235
e del Plutonio-239 per via della sua maggiore
resa in termini di assorbimento dei neutroni. Il
Torio-232 assorbe un neutrone trasformandosi in
Torio-233 che successivamente decade in Pa233 e
quindi in U233. Il combustibile così irraggiato
viene quindi scaricato dal reattore, l' U233
viene separato dal Torio e usato per alimentare
un altro reattore come parte di un ciclo chiuso.
Tra i problemi che fino ad oggi hanno bloccato l'utilizzo
del cicloTorio-Uranio rientrano gli elevati costi
di produzione del combustibile, legati all'alta
radioattività dell'Uranio-233, che è sempre
contaminato da tracce di Uranio-232; anche il
riciclo del Torio presenta problemi simili dovuti
all'altamente radioattivo Torio228; U233 può
inoltre essere impiegato per la produzione di
ordigni nucleari e pone alcuni problemi tecnici
per il suo riciclo.
Fa eccezione l'India che ha enormi riserve di
Torio è sta sviluppando un ambizioso pragramma
di ricerca per la realizzazione di un reattore
che utilizza appunto il ciclo Torio-Uranio
|
Home
|
|
|