Reattori veloci: come la Russia è finita davanti agli altri
In Russia è iniziata la realizzazione di un progetto unico nel campo dell'energia. Nella regione di Tomsk è iniziata la costruzione di un'unità pilota dimostrativa chiamata BREST-300-OD con un reattore a neutroni veloci che utilizza un refrigerante al piombo. In effetti, il nostro "paese distributore di benzina" ha iniziato a creare della tecnologia ciclo nucleare chiuso. Come è stato possibile e cosa significa questo per il settore energetico nazionale e globale?
Con buona pace dell'ormai di moda l'energia “verde”, non è in grado di sostituire completamente quella tradizionale. Anche quest'ultimo non è una panacea, poiché le riserve di combustibili fossili per esso (carbone, gas, petrolio) sono esaurite. L'energia nucleare con i soliti reattori a neutroni termici ha buone prospettive, ma il loro funzionamento richiede anche il raro e costoso uranio U-235. Tuttavia, esiste un'opzione con il cosiddetto "ciclo del combustibile chiuso", in cui la posta in gioco è posta su reattori veloci in grado di elaborare l'U-238 naturale e il torio. Che tipo di tecnologia è questa e perché è il futuro?
Durante il funzionamento di un reattore nucleare convenzionale, un nucleo pesante di uranio, plutonio o torio rilascia diversi neutroni "extra" durante la fissione, il che porta all'effetto della radioattività indotta. Nei reattori VVER russi, questo porta all'accumulo di trizio, un isotopo pesante dell'idrogeno, nel vettore d'acqua. Dopodiché, deve essere isolato attraverso manipolazioni complesse e costose. Il nuovo promettente reattore autofertilizzante BREST domestico risolve contemporaneamente molti problemi.
In primo luogo, non si usa acqua come vettore, ma piombo liquido circolante ad una temperatura di 1751°C. Il grande vantaggio del metallo fuso è che praticamente non assorbe neutroni e non capta la radioattività indotta. Come sai, il piombo è un elemento molto resistente alle radiazioni. Allo stesso tempo, è chimicamente passivo a contatto con aria o acqua, quindi sono escluse possibili esplosioni durante la depressurizzazione anormale del circuito del reattore. Questo è estremamente importante per la sicurezza dell'energia nucleare moderna. Anche se il reattore è danneggiato e il mezzo di lavoro esce, semplicemente scorrerà lentamente, si raffredderà e si solidificherà, intasando da solo il danno nel circuito esterno. Non ci saranno orrori delle radiazioni come il disastro della centrale nucleare di Chernobyl.
In secondo luogo, il nuovo reattore sarà in grado di funzionare a vapore con temperature fino a 600°C. Rispetto ai VVER convenzionali, che hanno un punto critico di 374 ° C, questo aggiungerà un'efficienza aggiuntiva che può raggiungere un incredibile 40-45%. In futuro, l'efficienza potrebbe aumentare ancora di più se una turbina a gas a ciclo chiuso è collegata al reattore invece di una turbina a vapore.
In terzo luogo, i reattori a turbina veloce, per le peculiarità del loro design, riproducono il combustibile nucleare stesso. All'interno di BREST, l'uranio-238 assorbirà neutroni liberi e si trasformerà in un isotopo di un altro elemento chimico: il plutonio-239. E questo, tra l'altro, è il ripieno per le armi nucleari. In condizioni ottimali, la fissione di un nucleo di uranio-235 consentirà di ottenere 1,25 nuclei del nuovo plutonio-239 per armi dall'uranio-238. Ciò significa che con ogni ciclo di funzionamento di un reattore a neutroni veloci, al suo interno si forma fino al 20-25% di nuovo materiale fissile. Sembra fantastico.
Si noti che la Federazione Russa è davvero avanti rispetto al resto del pianeta nel campo di tecnologie energetiche così avanzate. Né gli Stati Uniti, né la Francia, né il Giappone, avendo iniziato esperimenti con sodio liquido come vettore nei reattori veloci, non sono stati in grado di raggiungere il loro funzionamento stabile. In URSS, nel 1968, fu lanciato BOR-60, un reattore a neutroni veloci con una capacità di 60 Megawatt, e funziona con successo fino ad oggi. La sua vita utile è stata estesa fino al 2025. Il reattore BN-600 di nuova generazione è stato lanciato nella regione di Sverdlovsk nel 1980 ed è ancora operativo. La sua capacità è di 600 megawatt, per confronto, lo sperimentale cinese CEFR (China Experimental Fast Reactor), lanciato nel 2010, questa cifra è di 45 megawatt. Il più recente reattore veloce russo BN-800 è stato messo in funzione nel 2015 presso la stessa centrale nucleare di Beloyarsk. Oltre alle applicazioni industriali, l'impianto nucleare raffreddato al sodio è servito come piattaforma di test per tecnologie avanzate.
E sulla loro base, vicino a Tomsk, è iniziata la costruzione di un'unità di potenza dimostrativa sperimentale BREST-300-OD con un vettore di piombo. Oltre al reattore stesso, all'interno di un complesso saranno costruiti un impianto di assemblaggio di celle a combustibile e un impianto di ritrattamento del combustibile esaurito. In futuro si ottiene un ciclo del combustibile nucleare praticamente chiuso. Non male per un "paese di distributori di benzina".
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