Cosa sono gli SMR del ministro Cingolani?
Negli scorsi giorni ha destato discussioni il riferimento che il Ministro della transizione ecologica Roberto Cingolani, professore ordinario di fisica sperimentale, ha fatto allo sfruttamento del nucleare a fissione, in particolar modo agli SMR. Ma cosa sono questi reattori? Perché ora se ne parla? L’acronimo racchiude una varietà di modelli: gli Small Modular Reactor (Reattori piccoli modulari) sono reattori nucleari di piccola taglia, da 0.5 MW a 400 MW (da confrontarsi con i 1700 MW dei reattori più potenti ora in attività) di nuova concezione. Detta così, potrebbe sembrare semplicemente cambiar vestiti ai reattori diminuendone la taglia, ma questa è solo una minima parte del tutto.
Gli SMR sono concepiti per essere macchine innovative, molto più semplici e versatili. Una centrale sarebbe composta da numerosi reattori al posto degli uno o due attuali. Ciò faciliterebbe la programmazione degli impianti, costruendo 1-2-5-10 reattori ove necessario e non dovendo dipendere dai monoliti attuali che sono indicati per zone molto industrializzate e ad alta domanda elettrica. Ad esempio molte provincie canadesi e l’Estonia sono interessati, dato che hanno popolazioni insufficienti per reattori molto grandi, mentre negli USA è in progettazione una centrale composta da 12 NuScale (uno dei vari modelli di SMR) da 60 MW ognuno.
Altro punto interessante è la semplicità costruttiva. Gli impianti sono totalmente riprogettati, consentendo la costruzione direttamente in fabbrica e il posizionamento nelle zone ove c’è richiesta. Molti tipi di SMR sfruttano il principio del “ciò che non c’è non si può rompere” ed essere intrinsecamente sicuri, quindi studiati per essere costruiti vicino alle città per fornire teleriscaldamento e quindi abbattere le emissioni. Costruendo i reattori in fabbrica, si calcolano grandi vantaggi in economia di scala (più ne fai e meno costa la singola unità) e per il fatto che ogni eventuale problema di una singola unità si ripercuoterebbe su un apparato molto più piccolo. Citando il reattore di Flamanville 3 in Normandia, l’ultimo ritardo è stato causato da otto saldature errate, che sono costate ad Électricité de France oltre un anno di lavori e un miliardo di €. Lo stesso problema su un impianto più piccolo avrebbe comportato costi più contenuti.
Molti tipi di SMR hanno meno parti rispetto ai reattori odierni. Per trasferire energia dal reattore alla turbina si usano dei generatori di vapore. Di solito questi sono separati dal vessel (il reattore propriamente detto, la zona della centrale ove avvengono le reazioni di fissione) e sono posizionati vicino ad esso dentro l’edificio primario. In alcuni modelli di SMR questi sono integrati direttamente dentro il vessel, semplificando per alcuni versi la costruzione (tutto è più concentrato e ci sono meno tubi), ma complicando la progettazione dato che sono richieste sia nuove tecniche di progettazione che di verifica del rispetto dei requisiti di sicurezza degli enti regolatori, dato che è uno stravolgimento dei paradigmi odierni.
Molti SMR sono progettati per la produzione nativa di idrogeno, ne sono un esempio quelli della Rolls-Royce, che è leader mondiale nella produzione di turbine aeronautiche e vanta una lunga storia di produzione di reattori navali. I piani dell’azienda sul lungo periodo sono infatti quelli di decarbonizzare anche il volo aereo grazie ad aerei ad idrogeno (studiati solo raramente in ambito militare). Molte acciaierie hanno in corso programmi di riconversione all’idrogeno, e quindi piccoli reattori da poche decine di MW potrebbero fornire tutta l’energia e l’idrogeno per le lavorazioni, diminuendo il carico e le dispersioni (effetto joule) sulla rete elettrica ed i costi di trasporto dell’idrogeno dalle zone di produzione.
TORNA AL BLOG DI ENRICO D’URSO
Altra peculiarità degli SMR è quella di essere trasportabili. In Russia è stata inaugurata da oltre un anno una centrale nucleare galleggiante a Pevek, in Siberia. La Akademik Lomonosov è equipaggiata con due reattori da 32 MW ognuno. Sono gli stessi reattori usati nei rompighiaccio nucleari russi e permettono di produrre anche acqua dolce e teleriscaldamento. La centrale galleggiante la puoi costruire in un cantiere navale e poi portare ove necessario, trasferire se la produzione non servisse più in quella zona, poi smantellarla in un cantiere navale, aumentando notevolmente le economie di scala e semplificando le operazioni.
Come è posizionata l’Italia nel contesto internazionale? Partecipiamo a molti progetti europei e siamo primi partecipanti, grazie ad Ansaldo Nucleare, dentro i progetti ALFRED (Advanced Lead Fast Reactor European Demonstrator) e l’ELFR (European Lead Fast Reactor), due reattori al piombo.
Quali sono i problemi degli SMR? Si tratta per la maggior parte di tecnologie innovative ancora allo studio, dato che tutto l’impianto è totalmente ridisegnato. Molte tipologie di SMR sfruttano moderatori poco usati nella storia del nucleare (il piombo sopracitato, usato principalmente dai sottomarini sovietici), o metodi mai usati in dimensioni di reattori così grandi (i Travelling Wave Reactor della TerraPower di Bill Bates).
Al mondo ci sono meno di una decina di SMR funzionanti o in costruzione, molti di più sono quelli progettati. Solo la Rolls-Royce progetta 16 SMR da 370 MW ognuno nel Regno Unito, mentre altri modelli sono proposti o al vaglio in giro per il mondo. Anche in Europa c’è interesse per questi reattori, che permetterebbero di dare una spinta decisiva alla decarbonizzazione in settori difficili (teleriscaldamento e desalinizzazione).
Per approfondimenti:
