Centrali nucleari di quarta generazione

Le centrali nucleari di quarta generazione sono ancora in via di sviluppo. I lavori per l’impianto di Flamanville 3 sono iniziati nel 2007.

Le centrali nucleari di quarta generazione sono reattori sperimentali o dimostrativi di nuova generazione, che si basano sulla fissione nucleare. Sono più efficienti e più sicuri delle generazioni precedenti, producono meno scorie e con costi più ridotti. Sono ancora in via di sviluppo e non si sono ancora concretizzate. Al momento non ci sono centrali nucleari di quarta generazione in funzione. Tutti gli impianti attuali sono di seconda o terza generazione.

La Cina è il primo paese ad aver collegato alla rete elettrica un reattore dimostrativo di quarta generazione nel dicembre 2021. Si tratta di un reattore raffreddato a sodio che può produrre 210 MW di energia elettrica. Ci sono diversi paesi che stanno costruendo o progettando le centrali nucleari di quarta generazione. Tra questi ci sono Stati Uniti, Australia, Canada, Cina, Francia, Giappone, Russia, Sud Africa, Corea del Sud, Svizzera e Regno Unito. La Cina ha avviato la costruzione di due reattori modulari raffreddati a elio nella centrale nucleare di Shidao Bay. La Russia ha avviato la costruzione di un reattore dimostrativo che dovrebbe essere pronto entro il 2035.

Quali sono i costi di una centrale nucleare di quarta generazione?

Secondo una fonte, il costo di costruzione di un grande reattore nucleare di quarta generazione oscillerà tra i 5 e i 15 miliardi di euro. Quello di un reattore piccolo, i cosiddetti “Small modular reactors”, oscillerà invece tra 1 o 2 miliardi di euro. Consideriamo la centrale nucleare di Flamanville 3, il più moderno impianto della Francia. Può rifornire di energia una città come Parigi. I lavori sono iniziati nel 2007 e la fase finale è prevista entro il primo trimestre 2024. L’impianto doveva essere pronto per il 2014. Il costo della centrale nucleare di Flamanville 3 è di 13,2 miliardi di euro. In Francia ci sono voluti 17 anni per costruire l’impianto. Un ritorno al nucleare in Italia oggi significa aspettare fino al 2040 per avere il primo Gigawatt prodotto da una centrale nucleare di quarta generazione. E questa è un’ipotesi ottimistica.

Combustibile di una centrale nucleare di quarta generazione

Il combustibile di una centrale nucleare di quarta generazione è un tipo di combustibile che viene usato nei reattori nucleari più avanzati e innovativi. Questo tipo di combustibile ha delle caratteristiche che lo rendono più efficiente, sicuro e sostenibile rispetto ai combustibili tradizionali. Alcune di queste caratteristiche sono:

• L’uso di neutroni veloci invece di neutroni lenti per la fissione nucleare.
• L’abbandono dell’acqua come refrigerante in favore di altri fluidi come elio o sodio.
• Il riciclo del combustibile usato e la riduzione dei rifiuti radioattivi.
• La composizione chimica del combustibile più adatta a questi reattori, come i nitruri o i carburi di uranio e plutonio invece degli ossidi.

I materiali alternativi usati nei reattori di quarta generazione sono diversi a seconda del tipo di reattore e della sua funzione. Alcuni esempi sono:

• Elio: un gas inerte che viene usato come refrigerante nei reattori ad altissima temperatura (HTGR), che possono produrre idrogeno sfruttando il calore di scarto.
• Metalli liquidi: come il sodio o il piombo, che vengono usati come refrigeranti nei reattori raffreddati con metalli liquidi (LMFR), che possono riciclare le scorie nucleari e chiudere il ciclo combustibile.
• Sali fusi: come il fluoruro di litio-berillio o il fluoruro di litio-torio, che vengono usati come combustibile e refrigerante nei reattori a sali fusi (MSR), che possono operare a basse pressioni e bruciare l’uranio-233 o il torio.

Questi materiali hanno dei vantaggi rispetto all’acqua, che è il refrigerante più usato nei reattori attuali, ma anche dei rischi e delle sfide da superare.

Scorie prodotte dalle centrali di quarta generazione

Le scorie prodotte dalle centrali nucleari di quarta generazione sono una delle principali sfide da affrontare per rendere questa tecnologia più sostenibile e sicura. Alcuni tipi di reattori di quarta generazione promettono di ridurre la quantità e la pericolosità delle scorie rispetto ai reattori attuali, grazie al riciclaggio del combustibile o all’utilizzo di materiali alternativi. Tuttavia, le scorie non saranno eliminate del tutto e richiederanno comunque una gestione adeguata e a lungo termine.

Quali sono i Paesi che possiedono e vendono l’uranio?

Le centrali nucleari di quarta generazione utilizzano l’uranio non arricchito. I maggiori produttori di uranio nel mondo sono il Kazakhstan (21 mila tonnellate fornisce il 45% del totale), seguito dall’Australia (14%), Namibia (12%), Canada (10%). Seguono Niger e Russia (circa il 5% a testa). Quattro Paesi hanno in mano il 75% dell’uranio mondiale. In seguito a processi di concentrazione di mercato degli anni ‘90 l’uranio è ormai in mano a pochissime società come la Kazatomprom (che da sola gestisce miniere pari a un quarto dell’uranio in circolazione), la Orano, la Uranium One e la Cameco. E’ chiaro che l’energia nucleare dipende dall’uranio, che a sua volta dipende dal prezzo che stabilisce il mercato. Si passerebbe dalla dipendenza del gas a quella dell’uranio. Il problema dipendenza non verrebbe risolto con le centrali nucleari di quarta generazione.