progetto natrium nucleare

Mini centrali nucleari integrate a fonti rinnovabili: il progetto Natrium di Bill Gates

Mini centrali nucleari con reattori veloci raffreddati al sodio per aumentare la flessibilità del sistema elettrico: il progetto Natrium di Terrapower, la società di Bill Gates
Mini centrali nucleari integrate a fonti rinnovabili: il progetto Natrium di Bill Gates FASTWEB S.p.A.

Installare entro il 2050 centinaia di mini centrali nucleari nel mondo a sostegno del sistema elettrico dove la maggior parte dell’energia è prodotta da fonti rinnovabili. Questo è l’obiettivo di Natrium, il progetto per utilizzare il nucleare per produrre energia pulita, lanciato dall’azienda TerraPower, fondata nel 2006 da Bill Gates, a cui collabora con GE Hitachi Nuclear Energy. La società di energia fondata dal magnate di Microsoft ha sviluppato la tecnologia che è alla base del progetto, cioè il reattore veloce raffreddato al sodio che costituirà il cuore delle mini centrali nucleare e che si chiama Travelling Wave Reactor (TWR), che significa “reattore a onda itinerante”. Il nome viene proprio dal design di TWR, che funziona grazie alla pressione atmosferica e sarà in grado di utilizzare il combustibile ricavato dall’uranio impoverito convertendolo gradualmente senza rimuoverlo dal reattore. Proprio questa particolare caratteristica consente di eliminare il processo di ricondizionamento, abbassando il costo complessivo del ciclo del combustibile nucleare e aiutando l’ambiente, dato che viene utilizzato un prodotto di scarto. Utilizzare le mini centrali nucleari a supporto di tutte le fonti rinnovabili, dall’energia eolica e solare a quella idroelettrica e geotermica, permetterà di avanzare nella decarbonizzazione delle industrie, senza doversi preoccupare dei limiti di queste ultime.

Natrium: perché investire sull’energia nucleare

progetto natrium nucleareQualsiasi piano di decarbonizzazione che voglia escludere dalla produzione energetica i combustibili fossili richiede una forma di energia che sia economica e a emissioni zero, ma allo stesso tempo che non sia soggetta a intermittenze: cioè che possa produrre e garantire elettricità 24 ore su 24 e 7 giorni su 7 per tutto l’anno. Le fonti rinnovabili non sono in grado di garantire questo apporto, dato che dipendono dalla posizione degli impianti o ancora dal clima. Qui entra in gioco l’energia nucleare con i reattori di quarta generazione e il progetto Natrium della società TerraPowercon il partner GE Hitachi Nuclear Energy, supportato dagli investimenti privati e del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, che ha già investito 80 milioni di dollari a ottobre 2020.

Nonostante gli incidenti nucleari come Chernobyl nel 1986 e Fukushima nel 2011, il nucleare rappresenta ancora una delle forme di produzione di energia più sicure e per questo motivo è tornata nell’interesse delle industrie che vogliono combattere le emissioni di gas serra. Per poter garantire sicurezza e produzione continua di elettricità, l’idea di Gates e soci è quella di mettere al servizio delle fonti rinnovabili delle mini centrali nucleari con rivoluzionari reattori veloci raffreddati al sodio, da qui il nome del progetto Natrium, parola latina che indica proprio il sodio. I reattori a neutroni veloci useranno così un nuovo sistema di raffreddamento, basato sull’uso di sodio liquido ad alta temperatura come refrigerante del reattore al posto dell’acqua. Secondo le stime di TerraPower, l’impianto dimostrativo di Natrium sarà operativo e collegato alla rete elettrica entro la fine di questo decennio.

Natrium: perché usare il sodio è più economico e sicuro

progetto natrium nucleareIl sodio rappresenta l’elemento chiave per la sicurezza del reattorenucleare del progetto Natrium. Questo elemento chimico offre numerosi vantaggi, tra cui un ampio intervallo di temperatura tra il punto di fusione e quello di ebollizione di circa 785 gradi, cioè l’intervallo da cui l’elemento diventa gassoso. Si tratta di un intervallo molto più ampio di quello dell’acqua, che invece è di soli 100 gradi e quindi deve essere pressurizzata per gestire quantità di energia termica maggiori. Proprio la pressione elevata a cui deve essere tenuto l’impianto non solo implica dei costi maggiori, ma anche un maggior rischio di esplosioni, come quella che si è verificata a causa dell’idrogeno scisso dall’ossigeno nel reattore di Fukushima nel 2011. Inoltre, il sodio non è corrosivo, al contrario dei sali fusi che vengono utilizzati in altri sistemi di raffreddamento dei reattori nucleari.

Natrium: come funziona il reattore a combustibile HALEU

progetto natrium nucleareIl combustibile utilizzato per il reattore del progetto Natrium, proprio come per molti reattori di prossima generazione che sono ancora in fase di sviluppo, è l’uranio ad alto dosaggio e basso arricchimento (HALEU). Il combustibile viene prodotto dal ritrattamento di quello esaurito in altre centrali nucleari tradizionali, consentendo di poter realizzare impianti più piccoli rispetto a questi ultimi, e con un’efficienza di quattro volte superiore, secondo le stime del progetto. Inoltre, il design è stato pensato affinché l’impianto non abbia bisogno di un enorme scudo di contenimento e quindi il reattore può essere posto sottoterra, aumentandone la sicurezza e riducendo i costi.

Il calore che viene prodotto dal reattore viene poi trasferito attraverso il sistema di raffreddamento al sodio liquido a unsistema di accumulo di energia termica a sali fusi, simile a quelli già utilizzati per i moderni impianti solari, alla cui estremità si trovano una serie di turbine a vapore, che possono assorbire la potenza costante e generare elettricità. Secondo le stime degli ingegneri, il reattore produrrà una potenza di 345 MW di energia a tempo indeterminato, mentre il sistema di accumulo potrà al bisogno usare il calore stoccato e le turbine per aumentare la potenza dell’impianto fino a 500 MW per oltre 5,5 ore.

In questo modo, il reattore è in grado di produrre energia in modo costante e pulito, aumentando anche la sicurezza dell’uso del nucleare e sopperendo a eventuali intermittenze di quella derivante da energie rinnovabili. L’inserimento dei mini reattorinucleari veloci raffreddati al sodio saranno così messi a supporto del sistema elettrico alimentato dalle rinnovabili e permetteranno di avviare in modo efficace un piano di decarbonizzazione, così da sfruttare in modo efficiente tutte le fonti pulite di produzione energetica.

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