Con nucleare di nuova generazione ci si riferisce al nucleare di IV generazione, generazione ancora in fase di sviluppo che mira a migliorare l’efficienza e la sostenibilità delle tecnologie nucleari, al fine di fornire un’opzione energetica a basse emissioni di carbonio per soddisfare la crescente domanda di energia.
In questo articolo chiariremo più nel dettaglio quali sono le principali innovazioni che distinguono le quattro generazioni di tecnologia nucleare per poi scoprire cos’è la nuova energia nucleare e alcuni dei principali tipi di reattore da essa proposti.
Indice dei contenuti
Generazioni di tecnologia nucleare
L’energia nucleare ha subito un notevole sviluppo nel corso dei decenni, portando all’evoluzione di quattro generazioni di tecnologie nucleari. Ogni generazione presenta caratteristiche uniche, differenze significative e innovazioni che mirano a migliorare l’efficienza, la sicurezza e la sostenibilità dell’energia nucleare.
Esploriamo ora in dettaglio le quattro generazioni di tecnologia nucleare.
Prima generazione
La prima generazione di tecnologie nucleari comprende i primi prototipi di reattore, realizzati fra gli anni ’40 e ’50, nonché le prime centrali nucleari commerciali, messe in funzione negli anni ’50 e ’60.
Questi reattori utilizzavano la fissione nucleare ad acqua leggera, che impiegava l’acqua come refrigerante e moderatore. Tuttavia, presentavano limitate caratteristiche di sicurezza ed un basso rendimento nel consumo di combustibile. Inoltre, la produzione di rifiuti nucleari ad alto livello rappresentava una sfida significativa.
Seconda generazione
Ci troviamo ora fra la seconda metà degli anni ’60 e la fine degli anni ’80.
La seconda generazione di reattori nucleari rappresenta un’evoluzione rispetto alla prima generazione. Questa generazione ha visto miglioramenti significativi in termini di sicurezza, rendimento ed affidabilità dei reattori. Furono introdotti sistemi di controllo avanzati e tecnologie di mitigazione degli incidenti, che hanno contribuito a rafforzare la sicurezza nucleare. I reattori a fissione nucleare ad acqua leggera erano ancora predominanti in questa generazione.
La maggioranza dei reattori attualmente in funzione appartengono alla seconda generazione di nucleare. Tuttavia, incidenti disastrosi come quelli di Chernobyl (26 aprile 1986) hanno spinto ad aumentare la sicurezza delle centrali, portando così alla terza generazione.
Terza generazione
Dopo il tragico disastro nucleare di Chernobyl, moltissimi programmi di sviluppo nucleare furono interrotti. I pochi paesi che decisero di mantenere piani di sviluppo nucleare si prefissarono lo scopo di migliorare i sistemi di sicurezza.
La terza generazione di tecnologia nucleare, dunque, ha introdotto reattori avanzati progettati per aumentare ulteriormente la sicurezza e l’efficienza energetica. In particolare, una delle caratteristiche principali della terza generazione è stata l’introduzione del concetto di sicurezza passiva: sistemi di emergenza che, per la loro attivazione, non dipendono dall’intervento umano. Inoltre, si è lavorato per ridurre la produzione di rifiuti radioattivi e migliorare la gestione del combustibile nucleare esausto.
Reattori come l’AP1000 e l’EPR, basati sull’acqua pressurizzata o il bollitore pressurizzato avanzato, hanno dominato questa generazione.
Quarta generazione
Infine, a partire dagli anni ‘2000, eccoci arrivati alla quarta generazione: il futuro dell’energia nucleare.
Caratterizzata da reattori avanzati che superano le tecnologie di terza generazione, la nuova energia nucleare è incentrata su diversi tipi di reattori (alcuni dei quali li vedremo nel prossimo paragrafo), tra cui i reattori a fissione avanzata e i reattori a fusione nucleare. Gli obiettivi principali delle tecnologie di quarta generazione sono l’aumento dell’efficienza nel consumo di combustibile e la riduzione della produzione di rifiuti radioattivi.
La sicurezza è poi un altro aspetto cruciale: vi troviamo sistemi di raffreddamento passivi, progettazioni intrinsecamente sicure e capacità di sopportare eventi estremi. La quarta generazione presenta il potenziale per una produzione di energia a basso costo e a basso impatto ambientale.
Quarta generazione: i principali tipi di reattore per la nuova energia nucleare
Ora che abbiamo un’idea più chiara di cos’è la nuova energia nucleare, scendiamo più nel dettaglio e scopriamo quali sono i principali tipi di reattori avanzati, progettati per superare le sfide delle tecnologie precedenti e per garantire una produzione di energia nucleare ancora più sicura, efficiente e sostenibile.
VHTR (Very High Temperature Reactor: Reattore ad Alta Temperatura)
Il VHTR è un tipo di reattore a fissione avanzata che utilizza un combustibile nucleare a base di grafite e sfere di piccole dimensioni contenenti uranio o torio.
Il VHTR opera a temperature molto elevate, fino a 1000°C, consentendo un alto rendimento termico e l’applicazione in diversi settori, come la produzione di idrogeno o il riscaldamento industriale. La sua struttura di raffreddamento a gas inerte fornisce una maggiore sicurezza e un’elevata efficienza energetica.
MSR (Molten Salt Reactor: Reattore a Sale Fuso)
Il MSR è un tipo di reattore nucleare che utilizza un sale fuso contenente il combustibile nucleare, come fluoruro di litio o fluoruro di berillio.
Questa tecnologia offre numerosi vantaggi, tra cui una maggiore sicurezza grazie alla sua natura a bassa pressione, un’elevata efficienza energetica e una minore produzione di rifiuti radioattivi. Inoltre, gli MSR possono essere utilizzati per riciclare il combustibile nucleare esausto, riducendo così la quantità di rifiuti e ottimizzando l’utilizzo delle risorse nucleari.
SCWR (Supercritical Water-cooled Reactor: Reattore Raffreddato ad Acqua Supercritica)
Lo SCWR è un reattore nucleare di IV generazione che utilizza acqua ad alta pressione e temperatura supercritica come refrigerante e moderatore. L’acqua supercritica consente di ottenere un’elevata efficienza termica e di eliminare i limiti di pressione del ciclo dell’acqua convenzionale. Lo SCWR è in grado di sfruttare una vasta gamma di combustibili, inclusi il torio e i residui di scorie nucleari, contribuendo così alla riduzione dei rifiuti radioattivi.
GFR (Gas-cooled Fast Reactor: Reattore Rapido Raffreddato a Gas)
Il GFR è un reattore nucleare di quarta generazione che utilizza gas, come elio o elio-mescolato, come refrigerante. Questo tipo di reattore opera a temperature elevate e sfrutta il combustibile nucleare in modo efficiente, consentendo una maggiore produttività e una riduzione dei rifiuti radioattivi.
Il GFR offre anche caratteristiche di sicurezza avanzate, come la capacità di sopportare temperature estreme e la resistenza a incidenti come il melt-down del nocciolo.
LFR (Lead-cooled Fast Reactor: Reattore Rapido Raffreddato al Piombo)
Infine, menzioniamo l’LFR, un reattore nucleare che utilizza il piombo come refrigerante. Il piombo presenta un alto punto di fusione e buone proprietà di raffreddamento, consentendo al reattore di operare a temperature elevate e fornire un’elevata efficienza termica.
L’LFR ha un’elevata resistenza alla corrosione e offre prestazioni di sicurezza elevate grazie alla sua capacità di raffreddamento naturale e alla stabilità termica.
