Il progetto Myrrha e i reattori di IV generazione

Riceviamo e volentieri pubblichiamo questo contributo di Davide Ramelli, neo laureato in Ingegneria Energetica presso l’Università di Roma La Sapienza, in cui presenta i contenuti della sua tesi, che verte sui reattori di IV generazione e sul progetto Myrrha. In questo elaborato è stato condotto uno studio su una nuova tipologia di reattori nucleari, ancora in fase di sperimentazione. Si tratta di reattori nucleari di IV generazione. Lo scopo di questa nuova tecnologia è quello di rendere i reattori nucleari più efficienti e al contempo più sicuri. Nell’elaborato vengono presentate le sei tipologie candidate allo sviluppo e alla produzione su scala globale e un progetto chiamato MYRRHA con lo scopo di associare un acceleratore di particelle ad una tipologia di reattore studiata nella parte introduttiva dell’elaborato. L’innovazione proposta dalla tecnologia di IV generazione è quella di una migliore gestione dei neutroni di fissione. I neutroni di fissione posseggono una differenziazione, possono essere neutroni termici o neutroni veloci. Per neutroni termici si intende neutroni che vengono rallentati all’interno di materiali chiamati moderatori, composti da materiali a basso numero atomico, fino a basse energie ottimali per ottenere fissioni termiche dell’isotopo 235U presente in natura circa allo 0,7% del materiale Uranio. Viene effettuato questo procedimento al fine di garantire una maggiore probabilità che la fissione avvenga. Questa tipologia di neutroni viene impiegata fin dai primi impianti nucleari. Per neutroni veloci si intendono dei neutroni che non vengono rallentati fino a basse energie, ma ad energie più elevate ottimali per provocare fissioni veloci dell’isotopo 238U, presente in natura a circa il 38% del materiale uranio, oltre ad una maggiore probabilità, rispetto ai neutroni termici, di rendere fissili materiali fertili. Con la tecnologia di IV generazione, vengono proposte delle migliorie e delle innovazioni riguardanti proprio la gestione dei neutroni. Come descritto nell’elaborato, la tecnologia di IV generazione propone due metodologie diverse per la gestione neutronica e conseguentemente nuove tipologie di impianti più sicuri e più efficienti. La prima metodologia può essere considerata come un miglioramento degli impianti già esistenti in quanto consiste nello sfruttare dei neutroni termici e quindi operare un procedimento di fissione ‘’classico’’. Il miglioramento riguarda la struttura dell’impianto e nel particolare l’utilizzo di fluidi refrigeranti più efficienti al fine di innalzare il rendimento termico dell’impianto. La seconda metodologia riguarda invece lo sfruttamento di neutroni veloci, fino ad ora utilizzati in impianti sperimentali anche se di taglia industriale, in applicazioni impiantistiche nucleari. L’utilizzo dei neutroni veloci consente un maggiore sfruttamento del combustibile nucleare presente in natura oltre ad una migliore conversione di materiali fertili in materiali fissili. Questo procedimento garantisce un miglior controllo dei neutroni e quindi una maggiore sicurezza dell’impianto. Inoltre, si ha il vantaggio di un possibile autosostentamento del reattore producendo materiale fissile riutilizzabile. Fatta questa doverosa distinzione, nell’elaborato vengono analizzate le sei tipologie di impianti di IV generazione. Nel particolare viene analizzato il reattore LFR (Lead-cooled Fast Reactor), un reattore che sfrutta i neutroni veloci e raffreddato a piombo liquido, alla base del progetto MYRRHA. Il progetto MYRRHA consiste nella realizzazione di un reattore di IV generazione di tipo LFR ma con una fondamentale differenza. Una quantità di neutroni veloci viene prodotta esternamente da un acceleratore di particelle e iniettati all’interno del nocciolo. Questo garantisce un notevole livello di sicurezza in quanto, in caso d’incidente, è sufficiente arrestare l’acceleratore di particelle per rendere il reattore sotto-critico e bloccare la reazione di fissione a catena. Nell’elaborato viene anche analizzato il fluido refrigerante del reattore diverso dall’acqua utilizzata nei reattori termici. Tale fluido refrigerante è composto da metalli liquidi (quali Sodio, Piombo) che sotto forma di eutettici, quale la miscela Piombo-Bismuto, presenta un punto di fusione a minore temperatura. Essendo il punto di fusione più basso si dovrà fornire alla miscela meno calore per arrivare alla fusione ottenendo così un risparmio energetico. La scelta del Piombo in questo impianto non è casuale, infatti esso oltre a fungere da refrigerante ha un potere moderante di molto inferiore a quello dell’acqua, utilizzata nei reattori termici, rendendo disponibili neutroni veloci con una energia ottimale per la produzione della fissione veloce ed ha anche la funzione di schermatura delle radiazioni gamma emesse dalla fissione. Nella parte conclusiva dell’elaborato vi è una riflessione riguardante lo sviluppo futuro di questa tecnologia sia da un punto di vista tecnico che sociopolitico. Scarica la Tesi completa in formato PDF