I reattori a sali fusi potrebbero salvare l’energia nucleare

Nov 12, 2023

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I reattori a sali fusi, un tipo di reattore nucleare esplorato per la prima volta negli anni ’50, potrebbero essere il futuro dell’energia pulita, se riusciamo a superare i problemi che li hanno frenati per più di mezzo secolo.

La fissione nucleare avviene quando un neutrone si scontra con il nucleo di un atomo, dividendolo. Questo rilascia un'enorme quantità di energia, oltre a neutroni aggiuntivi che possono quindi dividere più atomi, creando una reazione di fissione autosufficiente.

I reattori nucleari controllano il processo di fissione in modo che l’energia, rilasciata sotto forma di calore, possa essere utilizzata per far bollire l’acqua, creando vapore che può far girare le turbine che generano elettricità.

Il processo non crea emissioni di carbonio e può avvenire indipendentemente dal fatto che splenda il sole o soffi il vento, rendendo l’energia nucleare potenzialmente un ingrediente importante per un futuro energetico pulito.

Ci vogliono circa 7 anni e 10 miliardi di dollari per costruire una centrale nucleare come quelle che già abbiamo.

Tuttavia, oggi il nucleare rappresenta solo il 10,3% della produzione mondiale di elettricità e il numero di reattori chiusi supera quello in costruzione.

In parte il motivo è che ci vogliono circa 7 anni e 10 miliardi di dollari per costruire una nuova centrale nucleare come quelle che già abbiamo, e alcuni potenziali operatori sono cauti nel fare un investimento così grande, soprattutto quando l’elettricità dal gas naturale e le energie rinnovabili stanno diventando sempre più economiche.

Allo stesso tempo, molte potenziali costruzioni devono affrontare il rifiuto da parte di un pubblico preoccupato per la possibilità di un disastro nucleare, come Chernobyl o Fukishima, nonostante il fatto che storicamente l’energia nucleare sia molto più sicura del carbone o del gas naturale.

Per aumentare la quantità di elettricità generata dalla fissione nucleare, potrebbe essere necessario ripensare il modo in cui la sfruttiamo.

Nella maggior parte degli odierni impianti nucleari, l'acqua viene pompata ad alta pressione al nocciolo del reattore dove i pellet di combustibile racchiusi in barre metalliche subiscono la fissione. Questo riscalda l'acqua a circa 600 F, ma l'alta pressione impedisce all'acqua di bollire.

L'acqua liquida surriscaldata viene quindi pompata oltre una camera contenente altra acqua. Il suo calore fa bollire l'acqua, creando il vapore necessario per far girare le turbine. L'acqua più fredda rifluisce quindi nella camera del carburante per essere riscaldata in modo che il ciclo possa continuare.

L’alta pressione necessaria per mantenere l’acqua surriscaldata allo stato liquido aumenta la probabilità di una perdita e, se l’acqua fuoriesce, il carburante può surriscaldarsi, sciogliendo le barre di contenimento e potenzialmente rilasciando materiale radioattivo nell’acqua e nell’ambiente.

Per evitare ciò, i reattori richiedono molti sistemi di backup e ridondanze, che ne aumentano ulteriormente i costi e la complessità.

Si prevede che i reattori a sali fusi saranno più economici da costruire e persino più affidabili degli attuali impianti nucleari.

Questo design non è la nostra unica opzione, però.

Negli anni '50, i ricercatori statunitensi iniziarono a esplorare il concetto di reattori a sale fuso, che utilizzano sale fuso (sale solido a temperatura ambiente, ma liquido a temperature elevate) al posto dell'acqua come materiale che trasferisce il calore e mantiene il combustibile a un livello stabile. temperatura.

Il tipo di sale proposto per questi reattori rimane liquido a temperature fino a 2.500 F, senza alcuna pressurizzazione. Quella temperatura più alta aumenterebbe l’efficienza del reattore e genererebbe più elettricità, mentre la mancanza di pressurizzazione ridurrebbe il rischio di perdite.

Il combustibile nucleare non può sciogliersi se è già liquido.

Invece di barre di combustibile solido, separate dall’acqua che trasporta il calore, alcuni progetti di reattori a sale fuso richiedono che il combustibile venga disciolto nel sale fuso stesso.

Ciò elimina il rischio di fusione (il carburante non può sciogliersi se è già liquido) e se si verificasse una perdita, qualsiasi sale e carburante fuoriuscito si solidificherebbe rapidamente nella roccia mentre si raffredda. Sarebbe più facile ripulirlo rispetto all’acqua radioattiva o al vapore rilasciati in caso di perdite di un reattore ad acqua pressurizzata.